100吨吊带

　　摘要：就像《三体》中，历经劫难的叶文杰没有意识到她按下发射键的那一刻，她已经彻底改变了人类的命运一样，致力于“脑机交互”研究的陶虎博士也没有想过曾经停留在实验室的前沿科技，能够如此迅速的走进人们的生活，并终将慢慢改变我们的生活方式。

　　在刚刚结束的世界人工智能大会上，《国际金融报》健康栏目记者专访脑虎科技创始人、首席科学家陶虎博士，从他的描述中可知，“脑机接口”不再只是科幻电影中的虚拟名词，现实案例中，它已经可以为患者提供健康服务。目前陶虎的科研团队已经与上海华山、瑞金、九院、精卫中心、玄武、天坛等三甲医院合作，从高位截瘫、渐冻症和癫痫等绝症和重症入手，共同探讨“脑机接口”临床应用的更多可能。

　　“脑机接口”需求市场潜力巨大

　　“脑机接口这是一个千亿美元级的市场，甚至我可能都低估了它的市场规模。短期内，我们希望脑机对接能够成为很严肃的医疗器械，在包括渐冻症、高位截瘫、失明症、失语症等重大脑疾病诊治方面发力。 其实我们内心真正的目标是短期内或中短期内，能够将病人变回正常人，但从中长期来看，我们更希望让正常人变成‘超人’。”陶虎预判。

　　以渐冻症为例，中国约有十几万病人，每年仍在以五到十万的数量递增。众所周知，渐冻症患者的平均生命周期只有两至三年，且目前并无可治愈的疗法。针对这类疾病，“脑机接口”就将成为病人的唯一选择。

　　陶虎说，“我们可以将电极通过手术直接植入大脑相应的病灶，通过电极的刺激以及反馈调节相应的功能，以达到治疗的目的。这还只是一种病症的临床应用，脑机接口对所有与大脑功能相关的疾病，如高位截瘫、失明、失语、甚至阿尔兹海默症、抑郁症、烟酒瘾等都能达到直接且高效的治疗效果。所以这一技术的未来市场一定是巨大且不可估量的。”

　　“7月20日，我们做了第一例术中癫痫手术的临床植入，效果非常好！”陶虎欣慰地说，这也让我们看到了这一技术的未来应用。

　　脑机接口它其实是一个革命性的工具，从另外一个角度来说，它会改变我们的生活方式、思维方式甚至我们的生存方式。纵观地球50多亿年和人类进化30多万年，人类的进化在地球的一个进化室里面是非常短的一个周期，但为什么人类能够现在主宰地球？其实都是因大脑，而人的五官或四肢在整个生物地球的进化史里面并不起多大作用。哺乳动物大大脑越来越复杂，而昆虫类动物越来越简单，但是因为生存避障它们效率越来越高。这就是为什么打苍蝇那么难打，因为它大脑功能就是为了快速避障。

　　“拿视力打比方，人类最好的视力却看不到红外和紫外，也看不到微光，但是如果有了红外传感器、微光传感器等，就可以获得比我们眼睛看得更高更远更强的图像，试想如果把这个信息获得通过脑机接口直接输入到我的视觉皮层，就可以增强我们的视觉。”陶虎认为，未来脑机接口可以改善和强化我们身体很多部位的功能。

　　“小蚕丝”发挥“大作用”

　　其实提到“脑机交互”技术，从学科上来看，它是一个交叉学科，它包含了神经科学、微电子、材料科学、计算机科学以及临床医学等，甚至还有一些伦理学在其中，这是一个非常综合的科学。陶虎说，“从组成上看，它包括读写脑电波的电极，处理这类信号的芯片，相应的解码和算法，还有为整个系统提供能源的电池等等，所有的这些功能都需要封装到一个小小的模块中，所以这是一个很复杂的系统。我们更多是把它看成一个工具：为神经科学家提供的科研工具，以及为临床医生提供的一个医疗工具。”

　　聊到目前国际上脑机接口的技术发展现状以及与美国的差距，他娓娓道来：“从过去二十年来看，三次大的技术革命都发生在美国，最早大家比较熟知的还是通过100根钢针将电极插入到大脑中以治疗渐冻症病人，但这种开颅手术创伤非常大。再就是这两年异军突起的 ‘支架电极’，它是在支架上缠绕电极之后通过静脉注射的方式植入，无需开颅，但它只能隔着血管测大脑活动，因此虽然它的创伤性小、手术方式也更便捷，但是它的信号质量和功能相应就会差一些。”

　　“还有大家最熟知的一种就是马斯克的Neuralink，如果说前面提到的两种方式还只是传统医疗器械在脑机接口领域的一个创新应用的话，Neuralink就是完全换了一个赛道，他利用芯片和集成电路的方式来做脑机接口，它的单一芯片就集成了1000多个通道，再利用半导体集成电路来整合芯片以及无线通讯等模块。”

　　在脑机接口领域，某些技术上国内可能更领先。陶虎强调，“我们跟Neuralink的技术路线是基本一致的，所以从技术成熟度来说，虽然在传统医疗器械上我们和美国还是有较大差距，但从这条新的赛道来看，我们基本和美国在一个身位上，而且在某些技术上我们比Neuralink还要更加领先。”

　　“Neuralink的技术不需要将钢针插入脑中，而是做柔性连接，它作为长期载体会更好。因为硬的载体植入大脑就像刀片一直插在豆腐中一样，当你在运动的时候，‘刀片’就在不断的搅动‘豆腐’，时间久了一定会造成器质性损伤，但若是一根线插在豆腐中，它会随着豆腐的运动而动，就不会造成二次创伤。”

　　“脑虎跟Neuralink走的都是柔性植入这条道路，但我们都知道一根线是很难插到豆腐中的，所以Neuralink的办法就是用钢针把它这个线带进去再拔出来，类似缝纫机的原理。但大脑中除了神经元还有血管，钢针一旦蹭到血管就会导致颅内出血，所以Neuralink必须要开颅，用肉眼避开血管来植入。”陶虎耐心解释。

　　“我们的技术是用蛋白包裹柔性电极形成一个柔韧的物体，事实上血管跟脑组织中间相差6个数量级的硬度，蚕丝蛋白的硬度就刚刚好介于脑组织和血管之间，就跟我们武侠小说里面的软鞭一样，把它插进脑组织后，碰到血管它就划过绕开了，所以无需开颅，直接微创植入即可，也就是我们说的”盲插“。我们只需打一个类似平时抽血针孔的小孔，创口大小几乎可以忽略不计且完全可自愈，所以这是为什么我们在某些技术上，特别是在关键应用点上比Neuralink要强的一个原因。”

　　提到当初为什么会想到用蚕丝蛋白作为原材料来包裹电极，陶虎说：“首先蚕丝是自然界里面力学强度最好的天然纤维之一，它仅次于蜘蛛丝，但蜘蛛是不可养殖的，也就意味着不能大规模量产，所以蚕丝基本上是目前能找到的机械性能最好的天然纤维。况且蚕丝蛋白插入大脑后是可降解的，且人为可控降解，降解的产物就是氨基酸，这对我们人体来说还是营养物质，所以就这一技术就能够保证我们在植入创伤这一部分，基本上可以用一种微创甚至接近无创的方式就能达到有创脑机接口的目的。”

　　技术壁垒已攻克，算法解读亟待完善

　　采访中陶虎也提到了一些关键技术的瓶颈，“其实在‘脑机接口’这一领域，我们国内完全不存在所谓的技术瓶颈，因为所说的一千通道、甚至一万通道，指的是可以同时采集多少个神经元，每一个电极点位其实只要跟一个神经元的大小差不多就行了。神经元细胞大小约为几微米到几十微米不等，远没有到纳米级别，所以现在我们国内的光刻机技术完全没有问题，并不会被‘掐脖子’。”

　　到底和Neuralink的差距有多吗？陶虎如实说：“目前来说，我们之间的差距可能还是在工程化的成熟度上面。虽然我们的电极和芯片做的并不比他差，但是要集成为一个系统，要像Neuralink的集成度那么高，而且使用那么友好的一个产品，相比之下我们还是有差距的。简而言之，Neuralink虽然没有特别好的科学技术，但马斯克的工程做得非常好。无论是Tesla，还是SpaceX，他的产品虽没有颠覆性，但他在工程学上做到了极致。脑机接口也是如此。”

　　陶虎一再强调从技术上讲，脑机接口及植入并不是难点，难点其实是在后面的算法和数据解读。他说道，“随着我们能记录到的脑部数据越来越多，如何能够精准的‘翻译’是很重要的，这当中就有一个技术问题，即算法的快速可移植性和重复性如何保证。”

　　“举个例子，针对同一个人，我希望今天和明天的算法是可以通用的，不能因为身体不舒服、情绪变化，甚至天气变化等因素，之前的算法就不能用了。只有解决了这一问题，脑机接口才可以变成一种可以推广的可重复性强的技术，那么在不久的未来，它才能够以更高效、更亲民的姿态造福社会、造福人类！”

　　“人机孪生”愿景可期

　　采访之初，陶虎还有些拘束，带着科学家独特的内敛气质，但随着采访的深入，尤其聊到擅长的技术领域问题，他也逐渐开朗起来。作为一个站在行业前沿的科学家，陶博士2010年就放弃在美国的成熟事业，选择归国发展。

　　提到创立脑虎科技的初衷，陶虎显得有些激动：“脑虎科技本质其实是一家生命科技公司，而非传统的医疗器械公司，只不过我们最初的应用会落实在脑疾病上面，用以帮助病人恢复正常。但长远来看，这一技术必定会成为彻底颠覆我们生活方式，也许会将我们人类带向曾经想都不敢想的生存状态！”

　　陶虎也阐述了脑虎公司的三个五年规划：“我们第一个五年计划叫‘人机交互’，实现人脑和机器的无缝互动；第二个五年是‘人机共生’，利用技术来增强我们人体的各项功能。实现碳基生物和硅基生物的有机结合，打造‘超人’；第三个五年也是我们的终极目标，就是‘人机孪生’，到时也许我们连身体都不需要了，只需要保留我们的思维即可满足我们所有欲望，就像希拉里·普特南曾经阐述的‘缸中之脑’的假想，在2021年也有了雏形DishBrain一样，我们也会在一次次的科技革新中颠覆我们人类的认知极限，带领我们人类走向更加神秘广阔的未来之域！”

　　陶虎简介：

　　中科院上海微系统所副所长、脑虎科技NeuroXess联合创始人、首席科学家。主要从事生命科技与信息技术交叉前沿研究，包括脑机接口、人工智能、生物材料以及植入式医疗器械； 传感技术国家重点实验室副主任；2020 X-Lab创始主任；2021年凭借“柔性脑机接口技术”获得世界人工智能大会最高奖SAIL奖、上海市杰出青年科技贡献奖、中科院青年科学家奖等；2010年博士毕业于美国波士顿大学(最佳博士论文)。

（文章来源：国际金融报）

文章来源：国际金融报

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