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马斯克站台,脑机接口:下一个AI风口

作者:超短强势题材A
马斯克站台,脑机接口:下一个AI风口

一,Neuralink人体临床试验申请成功

5月26日,马斯克旗下脑机接口公司Neuralink官宣,首次人体临床试验获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准。据马斯克介绍,Neuralink正在设计一种将大脑信号转化为行动的设备,将首先专注于两个应用:一是恢复人类视力,二是帮助无法移动肌肉的人控制智能手机等设备,甚至恢复脊髓受损者的全身功能。

据悉,在人体临床试验申请成功前,Neuralink已分别在猪和猴子身上做了相关试验,并引发轰动。

为什么这次不一样?

此前,自2019年以来,马斯克曾多次预测,Neuralink将很快获得FDA批准进行人体试验,但该公司的申请曾在2022年初被拒绝。因而,这次FDA的批准,意义非凡,代表着脑机接口领域即将通过人体实验取得飞速进展!

马斯克站台,脑机接口:下一个AI风口

二,脑机是人和外部设备间的全新通讯通路

“脑机接口” =“脑”+“机”+“接口”,即在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间创建的用于信息交换的、不依赖于常规大脑信息输出通路 的连接通路。

脑机系统借助人脑电信号采集设备实时记录脑电波,并利用计算机算法或其他技术手段对采集到的脑电波进行解读,再通过计算机语言将解读的 脑电波信息转换成控制语言或命令,以此驱动外部设备。

脑机接口系统主要包括四个组成部分:信号采集部分、信号处理部分、控制设备部分和神经反馈部分。脑信号处理与解码分为预处理、特征提取和特征翻译三个子过程

三,两种技术路径

按照信号采集方式不同,脑机接口主要分为植入和非植入两种技术路线。

非植入式脑机接口收集脑电波来进行信号输出,优点是没有创伤,缺点是不够精确。

植入式脑机接口的特点就是通过深部电极将信号采集设备植入到大脑内部,从而获得更精准的信号。相比于非植入式脑机接口,它的控制更加精确、更加流畅,但由于其有创伤性,具有一定风险性,并不容易被患者广泛接受。

这两种技术路径的商业化进展,如今走到了哪一步?

根据《2022年脑机接口行业研究报告》,2020年,非植入式脑机接口占脑机接口市场规模的86%。技术上相对更成熟的非植入式脑机接口,在2022年就逐步开启迈向商业化。

在植入式脑机接口领域,全球还没有一款被批准的商业产品,我们以美国为例,美国只有一款植入式脑机接口产品在做临床试验,没有被批准上市。国内的植入式脑机接口发展和美国相比,有一定的基础差距,在工程化层面会追赶的比较快,但是也会有三五年的差距。

马斯克站台,脑机接口:下一个AI风口

四,脑机接口的主要应用领域:

1. 康复医学:通过脑机接口技术,可以帮助残疾人进行康复训练,如通过控制假肢进行肢体康复。

2. 运动控制:通过脑机接口技术,可以实现运动控制,如控制机器人、无人机等进行操作。

3. 人机交互:通过脑机接口技术,可以实现更加智能的人机交互,如控制家用电器、车辆等。

4. 脑科学研究:通过脑机接口技术,可以研究人类大脑的认知、运动、情感等方面的机制,深入探究人类大脑的奥秘。

5. 军事安全:脑机接口技术可以用于军事领域,如控制战斗机、导弹等,提高作战效率。 总之,脑机接口技术的应用前景非常广泛,未来还有很多新的应用领域可能会涌现。

五,大陆全面启动人脑工程研究

“中国脑计划”的名称是“脑科学与类脑科学研究”。“十三五”规划将“脑科学与类脑研究”列为国家重大科技创新和工程项目,并且设立了北方中心和南方中心。2021年,中国脑计划正式启动。该计划共部署指南方向59个,国拨经费约31.48亿元。

此外,上海市要求围绕脑科学与类脑智能、全脑神经联络图谱等领域,持续加强前瞻布局,统筹全市资源,推进相关领域的研究突破;粤港澳大湾区则陆续布局了脑科学与类脑研究中心、中科院深圳先进技术研究院脑认识与脑疾病研究所等机构,为脑科学的研究提供坚实的平台支撑。

在成果方面,北京大学高家红教授团队在中国人脑连接组研究方面获得重大进展,其研究成果以“增进人类连接组学多样性的中国人脑连接组计划”为题,登上《自然·神经科学》杂志。

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六,脑机技术发展难点和未来展望

难点1:如何理解神经元的输出

问题1:信号识别精度低

人脑中存在数百亿的神经元,目前人们尚未对其功能和信息传输机制拥有足够的了解,脑机接口系统所能识别的神经信号内容较少且准确度低。

脑机系统记录的信号涉及的 神经元越多、信号复杂度越高、识别难度越大,进一步降低脑机系统的识别精度;

研究表明,目前脑机接口系统对2类思维任务的识别率约为90%、对3类任务的识别率 约为80%、对4类运动的识别率仅有70%左右。

问题2:信号识别速度慢

脑机接口系统需要把获取的脑电波信号识别、转换为计算机理解的信号,其中所需要 的算法对算力的要求远远超出如今的算力水平,这意味着现阶段的脑机接口系统无法 快速、即时、准确地识别神经电信号。

目前,脑机接口系统所能达到的信息识别、转 换速度为68 bit /min,远远不及真人正常交流所需的速度。

难点2:如何实现向人脑的输入

在脑机接口技术领域,未来脑机接口的发展按照信息传输方向分类,将从经典的脑机接口逐渐演变为脑机交互最后到脑机智能的模式。

如何实现“机->脑”的 信息传输(即将感知反向编码成能被大脑读懂的信号),成为模式突破的关键。然而,基于理论的从机到脑的反馈研究如今仍处于一片黑暗。

目前神经科学对于神经编码的具体方式仍处于未知状态,而由机->脑对神经编码知识的需求要远 大于“脑->机”,因此,“机->脑”的研究相比“脑->机”的研究更缓慢。

难点3:缺乏脑机性能的科学评价体系

脑机接口的评估通常包括硬件和软件评估。硬件评估是评价脑机接口性能的关键部分,包括采集设备、外形尺寸和电子设备三个评估方向,一般从数据采集基 准和生理指标两个层面进行评价。

软件主要涉及界面和机器学习技术,一般从软件基准层面进行评价。尽管在量化脑机接口独立组成部分的性能方面已经有了一些成果。

但整个脑机接口系统还没有全面的标准或基准。当前脑机产业从业者正在通过如公开标准化 数据库、允许开发人员测试他们的方法等形式开发脑机接口系统的基准。

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七,脑机接口概念股:

1,创新医疗:2021年1月18日与许科帝先生等合作方共同签署了《合作框架协议》,决定共同出资设立“脑机接口”项目公司。

2,新智认知:“兄弟”公司(同一大股东)新智数字科技有限公司旗下上海新氦类脑智能科技有限公司是上海市首批启动建设的类脑芯片与片上智能系统研发与转化功能型平台。

3,世纪华通:与浙江大学于2020年共建浙江大学传奇创新研究中心,传奇中心在信息科学、医药科学和脑科学等众多前沿领域陆续取得了标志性的成果。

4,科大讯飞:与同济大学合作推进“脑智同飞”联合研究中心、在上海成立了科大讯飞(上海)人工智能及脑科学研究院等。

5,汉威科技:在互动平台表示,脑机接口是控股子公司苏州能斯达研发的在新型柔性触觉传感器类脑交互方面的一个应用,也是能斯达未来关注和布局的方向之一。

6,浙大网新:依托浙江大学,浙江大学发布了脑科学与人工智能会聚研究计划。

7,复旦复华:由复旦大学科技开发总公司改制而成的一家科技型企业,复旦大学先后成立脑科学协同创新中心及脑科学前沿科学中心。

8,冠昊生物:公司是再生型医用植入器械国家工程实验室、再生型生物膜国家高技术产业化的示范基地;主打产品生物型硬脑(脊)膜补片,是国内脑膜市场第一品牌。

9,汤姆猫:公司与妞诺霄云将在青少年身心健康领域、搭建脑电病理数据库及算法等脑机交互数字疗法上开展合作。

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