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首次!腦機接口新裝置實時解碼腦内語音信号,未來“失聲的人”可以用想法“說話”【附腦機接口技術賽道觀察圖譜】

作者:長江雲

瞻觀前沿

美國加州理工學院大腦科學科研團隊開發出一種新裝置。它是首個可通過記錄單個神經元信号,實時解碼人腦内想說的單詞的腦機接口裝置。盡管這項技術目前還處于早期階段,隻适用于少數單詞,但未來有望讓那些失去語言能力的人用想法“說話”。相關論文發表在最新一期《自然·人類行為》雜志上。

在最新試驗裡,研究人員對兩位參與者進行了測試,并讓他們想象說出螢幕上顯示的單詞,這個過程重複了好幾次。然後,通過腦機接口裝置,将參與者大腦内的語音信号測量結果與計算機模型相結合,可實時預測他們想說的單詞。對于第一個參與者,腦機接口捕捉到了所有單詞的不同神經信号,并能夠以79%的準确率識别它們。但第二名參與者的解碼準确率僅為23%。

研究人員表示,盡管這項研究在解碼腦内語音信号方面取得了重大進展,但臨床應用仍然面臨諸多挑戰。由于這兩名參與者能夠說話,且大腦的語言區域完好無損,這項技術能否有效應用于喪失說話能力的人身上,還有待進一步研究。

首次!腦機接口新裝置實時解碼腦内語音信号,未來“失聲的人”可以用想法“說話”【附腦機接口技術賽道觀察圖譜】

圖檔來源:攝圖網

技術價值觀察

腦機接口産業上遊包括晶片和腦電采集裝置廠商、作業系統和軟體廠商、資料分析商等,中遊為腦機接口産品提供商,下遊包括醫療健康、教育教育訓練、遊戲娛樂、智能家居、軍事國防等應用領域。

美國研團隊開發出腦機接口新裝置,能夠實時解碼腦内語音信号,未來能讓“喪失說話能力的人”用想法“說話”。是以,從腦機接口産業鍊上看,該技術處于産業鍊的中遊環節。

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宏觀市場觀察

——腦機接口行業發展曆程

1929年,人類腦電波的存在首次被記載,為人類腦部活動研究開啟了全新的可能性。1969年,侵入式腦機接口技術首次被應用于靈長類動物,這證明了大腦的神經可塑性。到1978年,第一例用于視力恢複的侵入式腦機接口裝置被成功植入人體,這次嘗試率先證明了腦機接口技術與仿生技術融合的可操作性,引領了用科技突破生理障礙的進一步探索。1988年,非侵入式腦機接口首次成功應用于控制實物。1998年,首例可用于運動模拟的侵入式腦機接口被植入人體。2014年,首例非侵入式腦-腦接口實作成功。

2015年開始,腦機接口行業開始出現大量初創企業,這些企業成果研發了一系列消費級腦機接口産品,腦機接口技術研發成果的産業化開始加速。

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——腦機接口産品發展情況

腦機接口相關的研發已經在仿生學、醫療診斷與幹預、消費電子等多個領域展開,從産品開發情況來看,目前大陸代表性腦機接口企業強腦科技、腦陸科技、柔靈科技等已經推出了一系列消費級腦機接口産品,應用範圍涵蓋兒童教育、娛樂、醫療、健康等多個領域。

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——腦機接口行業熱度持續上升

根據烯牛資料庫,2014-2022年大陸腦機接口行業融資事件數量呈現波動上升态勢,2021年融資事件數量為7起,為曆年來的頂峰;2022年前11個月,大陸腦機接口行業融資事件數量為6起。總體來看,大陸腦機接口行業投融資熱度呈上升态勢。

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——企業主要布局于非侵入式領域

侵入式或半侵入式腦機接口需要在腦部進行晶片等硬體植入,會破壞腦部的天然實體防護系統,引起人腦的手術創傷、出血、感染等問題;若相關軟硬體設施被非法使用,還可能引發腦部混亂,嚴重情況下可能導緻腦部受損,危及生命安全。另外,侵入式腦機接口與非侵入式相比,具有更高的技術和資金門檻,是以,目前非侵入式腦機接口仍然是市場上的主流技術路線。

根據烯牛資料,目前大陸腦機接口行業獲得融資的企業中,僅腦虎科技、甯矩科技和博睿康科技等少數幾家企業布局了侵入式腦機接口行業,其他企業均專注于研究非侵入式腦機接口産品。

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——腦機接口行業競争梯隊

大陸腦機接口行業正處于發展初期,行業内大部分企業規模較小。依據企業的注冊資本劃分,可以大概分為3個競争梯隊。其中,注冊資本大于1億元的僅強腦科技(Brainco)一家,注冊資本在1000萬以上的有華南腦控、念通智能、博睿康科技、術理創新等6家,其餘企業注冊資本均在1000萬元以下。

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——腦機接口行業發展趨勢

近年來,大陸腦機接口行業雖然出現了大量的初創企業,專利申請量、融資事件數量及金額都有了大幅增長,但是從應用層面來看,腦機接口産品距離大規模産業化仍有一定的距離。為促進腦機接口技術進步、實作腦機接口的産業化,國家一方面提出要加強腦科學等基礎研究,推進腦科學科普工作,另一方面鼓勵腦機接口企業加快産品在醫療、康複、虛拟現實、教育等典型領域的應用。

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中國腦機接口技術賽道熱力圖

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根據前瞻産業熱力圖顯示,與腦機接口關鍵技術強關聯的城市叢集主要集中在華南和華東地區,并且以廣東、江蘇省為重點發展區域,未來布局腦機接口技術及其他相關技術的發展路徑,極大可能性在于華南、華東地區優先導入,其中可重點關注廣東省深圳市福田區、寶安區和龍崗區、江蘇省鹽城市濱海縣、江蘇省蘇州市相城區所處腦機接口的相關企業,以及該地方對于腦機接口的産業發展投資環境、供給市場的潛力空間。

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更多本行業研究分析詳見前瞻産業研究院《中國腦機接口行業發展前景預測與投資戰略規劃分析報告》。

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