腦機暗戰

房煜

技術之爭

韓璧丞今年30歲出頭，曾與特斯拉的創始人伊隆·馬斯克一同被美國媒體評為腦機接口領域五位創新者之一，也是腦機接口公司BrainCo的創始人。

2011年，韓璧丞去美國研究腦科學時，發現腦機技術已經分成兩個非常明顯的學派：一個是以哈佛、麻省理工（MIT）和布朗大學等美國東部的學院為主的學院派，他們主張非侵入式。而另一邊則是美國西部科技公司為主的激進派，主張侵入式獲取大腦信號，伊隆·馬斯克的Neuralink是最有知名度的代表。

2019年7月，卡內基梅隆大學與明尼蘇達大學合作，研究人員利用無創神經成像技術和機器學習技術研發了一種新型腦機接口。實驗中，使用新型腦機接口的人類受試者以無創的方式控制機械臂，機械臂以一條平滑、連續的路徑跟蹤計算機屏幕上的光標。

非侵入式學派認為，侵入式可能100年內正常人都不會選擇接受，因為付出的代價并非每個人所能承受的。

一方面，侵入式的整個手術周期和過程非常的復雜，令人感到恐怖，而且開顱手術也有相當高的風險。據澳大利亞新南威爾士一所醫院的數據，在其71個癲癇手術前植入電極的人中，死亡2例，死亡率達2.8%。

另一方面，人體有排異反應，任何放到人體里面的東西都會結膜，結膜之后信號就會急速衰減。換句話說，即便通過手術將芯片插進了大腦，但很可能過一段時間就失效了，還需要拿出來再放回去。

不過，侵入式的學派則認為，大腦有860億～1 000億個神經元、這些神經元對應無比復雜神經網絡，所以只有獲取到本源的信號，才能進行有效的應用。

“舉個例子，比如說現在有很多人想偷聽我們講話，我在玻璃外面聽，當然有些減損和噪音，但是可以通過大量算法識別還原到相當好的程度。另一種為了拿到本源的數據，要拿一個機器在房間里鑿開一個洞，破壞了這個環境之后，其實他已經不能像之前一樣說話了。”韓璧丞說。

韓璧丞堅定地認為，即便伊隆·馬斯克的最新技術不會讓人感覺這么血腥，但是70微米的設備，扎進去之后也一定會破壞大量神經元。

一個有意思的事情是，在學術界，只要侵入式流派發布了最新的技術進展，非侵入式流派則會立刻跟進，對外宣布非侵入式也能通過算法做相同的應用。

“我們公司內部定的策略也很簡單，馬斯克想用侵入式的方法讓大腦控制手機、鼠標和鍵盤，我們也會讓一千人通過訓練，通過非侵入式的方法，同樣控制這些設備。”韓璧丞說。

三點連接大腦

在深圳南山科技園的北邊，韓璧丞已經建立了腦機產品研發基地，殘疾人和學生絡繹不絕地來到這里進行訓練或參觀。

BrianCo介紹，公司收獲了包括Boston Angel Club、中國電子、騰訊聯合創始人曾李青的德迅資本、光大控股和鼎暉投資在內的諸多投資機構的青睞。

然而，即便是技術相對成熟的非侵入式，其發展也不是一蹴而就。

腦電是一個正負為微伏的非常微弱的電信號，因此如果非侵入式設備要采到高精度腦電，常規做法是需要先把頭發洗一下，然后需要涂上像牙膏一樣的導電膏，測試完之后再洗頭。“我們最開始做研究的時候每天都要洗兩次頭，一年洗了大概800多次頭。”韓璧丞說。

要讓非侵入式腦機真正普及，便捷的導電材料是核心的技術關卡。只有讓大家不用洗頭涂上電膏的同時也能采集高清信號，腦機才能真正讓大眾接受。

因此在接下來的三年時間里，韓璧丞與他的團隊只做了一件事：研究腦電信號檢測材料。

在迭代了十幾款材料之后，他們終于發明了一種固態凝膠電極，這個固態凝膠電極可以脫離導電膏，采到非常高精度的腦電信息，精準度可到達醫療級。

按照BrainCo的說法，現在這個產品已經被海外廣泛使用，包括美國宇航局NASA、美國的奧林匹克運動隊和意大利的方程式賽車隊等。

腦機的商業未來

不可否認的是，相比需要進行外科手術的侵入式腦機，非侵入式的技術的確有更高的接受度，也得以更快的量產。但問題在于，哪個行業才最適合腦機呢？

一名腦機行業人士預測，只要是大腦可以控制的產業，都可以成為腦機未來的生意，因此這是一個龐大而充滿誘惑力的市場。

剛開始，年輕的韓璧丞開發的都是讓人感到酷炫的產品。比如腦控無人機、腦控車、腦控各類家電和腦控機械手等，但他最后發現，這些產品根本沒有人愿意買單。

事情的轉機來自一名腦科學研究者對韓璧丞說的一番話：“一個班級中，第一名和最后一名不是智商的差距，而是學習效率和大腦專注力的差距，有沒有什么辦法可以解決這個問題。”這個需求讓韓璧丞茅塞頓開。

BrainCo腦科學專家楊錦陳說，神經反饋訓練技術是基于腦科學和行為科學學習理論發展起來的一種安全、非侵入式的改善大腦功能和結構的方法。恰當運用神經反饋訓練，可以有效提升大腦功能或者治療腦疾病引起的腦功能損傷。神經反饋訓練領域進行了大量的基礎研究和臨床試驗，在提升認知能力和任務績效、治療注意缺陷與多動綜合征 （ADHD，俗稱多動癥）、自閉癥和認知老化等方面都積累了大量證據，取得了許多成果。

在這樣的理論支持下，公司開始研發幫助學生提高學習效率的腦機接口頭環，只要三點接觸，即可獲得精準的腦機信號。BrainCo官方稱，這個產品已獲得數十萬臺產品訂單，目前的產品銷售觸達4個大洲的15個國家和地區，是腦機接口領域銷售數量最高的產品。

另一個產業方向是智能假肢。中國殘疾人聯合會的數據顯示，中國殘疾人總數為8 502萬人，城鎮殘疾人可支配收入在15 000元左右，農村殘疾人士則更低。中國的假肢市場并不完善，幾乎沒有肢體殘疾人去佩戴有意識控制的智能假肢，原因在于，這些智能假肢的價格需要50萬元～60萬元，已嚴重超出他們的承受范圍。

其次，在提供假肢的公司中，德國企業奧索、奧托博克等占了大多數市場份額。這些公司主要將產品銷售給歐洲和美國受傷的士兵，這一塊龐大的生意讓他們放棄了平民市場。

韓璧丞說，傳統的智能假肢是用肌肉信號控制，但是從大腦里面出來的信號會更加準確，信息量更好，但同時又不可能給殘疾人每天頭上再帶一個東西。因此他們尋找到了大腦和肌肉信號的關聯度，最終形成一個簡易的假肢。如今BrainCo的計劃是，研發出準確度更高的假肢，并將成本降到10萬元以內。

不可否認的是，在這項充滿未來感的技術競爭當中，非侵入軍團已經走在了商業前列，在全球知名的腦機公司當中，非侵入式也占了絕大多數。但愿意為之冒險的侵入式始終沒有妥協。他們的堅持是，只有打開頭顱，塞入芯片，才能看到真實的大腦。

一方是還在持續探索的奇妙技術，另一方是已經進入市場的商業軍團，這場大腦戰爭的已經打響，截至目前，勝負未分。

寫在最后

科學似乎陷入了一個困境：要獲得腦信號就必須盡可能接近人腦，但那又意味著對腦不可避免的破壞。所以，在符合預期的腦機接口誕生前，科學家也許需要一次偉大的創新，讓機器學習和大腦的可塑性真正結合起來。當然，他們在這中間將面臨效率和道德的巨大挑戰。