集成電路是上海市重點發展的先導產業，也是上海自貿區臨港新片區承載國家戰略重點布局的前沿產業。廣闊的運用場景對扎根在此地的企業來說，是最有利的發展條件之一。

對于來自上海自貿區臨港新片區的沐曦集成電路（上海）有限公司（下稱“沐曦”）來說，腦科學領域是其應用覆蓋到的最新方向之一，而高性能GPU芯片也將助力國內腦機接口全技術鏈的夯實。

9月2日，在2022世界人工智能大會“腦·機智能融合-讓大腦連接未來”論壇上，包括沐曦在內的4家上海企業共同發起成立了“先進智算聯盟（FAIC）”。該聯盟的成立，實際上也反映出國內腦機接口賽道的近況之一——全技術鏈的集成正受到史無前例的重視。

沐曦創始人、董事長兼首席執行官陳維良在現場參與了上述“先進智算聯盟”的簽約儀式。他對澎湃新聞（www.6773257.com）記者表示，“腦機接口可以獲得大量的大腦信息，GPU則可以提供大量的算力來處理數據，量子計算也有其擅長的計算范式?！彼J為，這些技術的結合，將產生巨大的應用潛力。

其余3家企業分別為國內腦科學代表企業腦虎科技NeuroXess、云計算企業優刻得UCloud以及量子計算企業圖靈量子。其中，腦虎科技是這場論壇的主辦方之一。當天，腦虎科技也首次對外公開發布了首款腦機接口集成式顱頂半植入醫用級B產品，其體積為32立方厘米，重量為38克，材料使用的是醫用級鈦合金。與其一同發布的，還有高頻腦電信號處理儀、軟件算法云平臺，以及三款和植入體相匹配的電極產品。

中科院上海微系統所副所長陶虎是腦虎科技的創始人兼首席科學家，其長期從事傳感器研究和產業化?！爱敃r做微納傳感器，更多的是跟人體集成的傳感器，比如說可穿戴的、皮膚集成的，還有一種是人體可植入的?！碧栈⒃诮邮芘炫刃侣劊╳ww.6773257.com）記者采訪時談到，隨著跟人集成的程度越來越高，傳感器技術難度越來越高，當然可以做到的事情越來越多。“腦機接口，特別是我們做的植入式腦機接口，相對來說是最先進，也是最難的一種。”

陶虎認為，其和團隊近二十年在實驗室積累的技術，在一些層面已慢慢接近產品化和臨床應用及商業化?！跋Ｍ褜嶒炇业募夹g，通過商業化途徑真正變成產品。一方面給醫生、病人提供更好的疾病診治的工具；另一方面，也為前沿的腦科學研究和神經科學家們提供更好的工具?！边@是陶虎去年10月創立腦虎科技的初心。

值得關注的是，科學界從上世紀60年代就已經開始研究腦機接口，但這一領域的“熱鬧”卻由埃隆·馬斯克（Elon Musk）掀起?！翱茖W界在腦科學方面一直有著積極探索，但一個比較大的問題是應用不多，所以也沒有太大的社會關注度，馬斯克讓這領域一下子火起來了，其實對科研人員來說這是挺沮喪的?！敝锌圃荷钲谙冗M技術研究院、深港腦科學創新研究院正高級工程師李驍健如此表示。但他同樣認為，這也是一件好事，“希望盡快能將腦機接口，尤其是植入式腦機接口做成真正的產品，特別是幫助殘疾人恢復相應的生理功能，獲得更多的生活尊嚴?！?/p>

腦虎科技創始人、CEO彭雷在上述論壇上表示，2021年2月，馬斯克的腦機接口技術初創公司Neuralink通過柔性電極讓猴子實現意念打電子游戲；2021年12月，腦機接口公司Synchron使患有肌萎縮側索硬化癥(ALS)的患者通過腦機接口技術直接在社交媒體上發送消息……種種突破意味著，“腦機接口技術迎來了重大發展拐點?！?/p>

腦機接口：植入式還是非植入式？

人腦擁有至少1000億個神經元，數量約等于銀河系中的恒星數。這些神經元又構成10^15個神經聯接，將復雜相連的神經首尾相接，總長度超過18萬公里。

隔著顱骨，我們如何探究復雜的大腦？人類現在知道，神經細胞利用電信號來相互通訊，這種電信號是短促的放電。但腦神經電信號幅度非常微弱，一般為微伏（uv）級別，并且還得經過顱骨和頭皮的衰減，需要經過千倍的放大顯示以及減少干擾的濾波器才能形成現在并不陌生的頭皮腦電圖。

上世紀二十年代，德國精神科醫生漢斯·伯格（Hans Berger）博士開始嘗試尋找腦電信號，當時看起來像是“黑科技”，如今已成為各國腦科學研究的重要一部分。

所謂的腦機接口，狹義上指的是建立不依賴于五官和肢體的，大腦與計算機等外部電子設備的直接通訊方式。而且它有兩個英文源詞，習慣上“Brain Computer Interface”主要指的是基于腦外采集腦信號的無創腦機接口技術，而“Brain Machine Interface”則主要指在腦內植入了神經活動傳感器的腦機接口技術（即植入式腦機接口技術）。

中科院上海分院院長胡金波在論壇上指出，目前腦機接口技術的跨學科融合是由“信息時代”向“腦智時代”發展的跨越，是腦科學與人工智能研究中最活躍的領域之一，涉及電子、材料、生物醫學工程、臨床醫學、信息科學等多種學科的交叉融合。尤其，高通量柔性植入式腦機接口作為國際最新顛覆性技術的代表，在神經疾病診治和智能機器人等領域具有重要的研究意義和巨大的應用潛力。

陶虎認為，腦機接口最核心的挑戰在于：如何最大限度地去利用大腦，比如說怎樣提高神經通道數；同時，如何最低限度地傷害大腦？

總體而言，按照獲取腦內信息的技術方式來分，現階段腦機接口技術主要包括傳統非侵入式頭皮腦電圖（EEG，也是目前最成熟的技術）、非侵入式的成像技術，以及侵入式的腦內植入電極記錄電信號技術。

彭雷在上述論壇現場形象地闡述了侵入式和非侵入的區別，“如果上海八萬人體育場里在進行一場足球賽，我們站在場館外聽里面的歡呼聲，這個就相當于‘非侵入式’，大概知道里面發生了什么，可能進球了、可能結束了，但具體的信息我不知道。而‘侵入式’就像在球場里面的每一個球員教練身上都有傳感器，你能實時知道他說了什么、做了什么動作，然后看到整個過程?！?/p>

李驍健談到，非植入式的腦機接口的缺點在于，頭皮表層的信號極為薄弱，且信號不穩定，而植入式腦機接口技術又具有一定風險性，并不容易被患者廣泛接受，研究緩慢。直至2000年前后，腦機接口實驗的對象才從動物轉移到真實患者身上。

陶虎對澎湃新聞記者表示，腦虎科技和Neuralink的相同點之一就是，“我們都是堅信腦機接口未來主流的路線是植入式的，而不是非植入式的。不管是從信號采集的精度、控制的精度，以及本身通道數來說，植入式都有著絕對性的優勢?！?/p>

他同時提到，這一方式目前還存在著手術創傷，這是需要去解決的問題?！暗侵踩胧竭@一技術的天花板以及可以帶來的重大應用場景，上限是非常高的。”

馬斯克入局，行業迎來拐點？

李驍健早期做實驗采用的傳感器還是玻璃包被的鎢絲電極，“一根針下去，前面尖端觸點能采集神經電信號，針桿部分都是絕緣體。一次實驗在腦袋里植入不了幾根電極，也采集不到多少神經電信號”。他此前在接受澎湃新聞（www.6773257.com）記者專訪時表示。

在李驍健看來，直到上世紀六七十年代，腦機接口技術才真正開始形成。但直到上個世紀末，這一技術的發展都相當緩慢。

在腦科學面前，彭雷實際上是外行人。他去年底從互聯網換道腦機接口，更重要的原因或在于，腦機接口的底層技術近10年來迎來了大幅發展。這些底層技術包括醫療微機電系統、醫療器械、芯片、材料學、算法、神經科學等多領域，“正是這些底層技術的發展與突破，讓腦機接口行業迎來了‘拐點’。”

不得不提的是，“自帶流量”的馬斯克，將腦機接口迅速推到了大眾面前，這是此前半個多世紀里科學界未曾做到的事情。

Neuralink成立于2016年。2019年7月，Neuralink首次對外宣布其成果——一種可擴展的高帶寬腦機接口系統。該系統由一組電子芯片和一些厚度只有4至6微米、寬度比人類頭發絲還細的絲線組成。整個系統包含3072個傳感器，分布在大約100根柔性絲線上。

彭雷認為，2021年可視作行業“拐點”之年?！斑@個行業拐點意味著，腦機接口技術在過去20年里面學術、商業上都相對比較平緩的發展線，進入了一個加速上升的階段?！?/p>

全球也出現了一些受到廣泛關注的標志性案例。2021年2月初，馬斯克在音頻社交應用Clubhouse上透露了一則消息，稱會在一個月左右的時間內發布Neuralink新進展的相關視頻。隨后的4月，一段3分多時長的視頻顯示，一只為“Pager”的9歲獼猴僅用其大腦就能控制光標在屏幕上移動，玩起“意念乒乓球”（ MindPong）游戲。獼猴腦部的運動皮層被植入了2個電極陣列，植入時間是在視頻拍攝的6周前。

不過，在臨床試驗上更快一步的是另一家公司Synchron。成立于2017年的Synchron公司在2021年7月獲FDA 批準，率先對其產品進行人體臨床試驗。不過，Synchron公司采用的是類似腦血管支架的方式，以微創的方式將網狀的Stentrode傳感器通過血管輸送到大腦。

“這種方式比較容易通過臨床試驗審批，但是電極只能停放在較粗大的血管中?？捎梦稽c少，且離神經元距離遠，不能清晰地獲得大量的腦神經信息，所以這仍舊是兩碼事?！崩铗斀≌J為，Neuralink這類高通量腦機接口技術未來的臨床試驗獲批，才能最終帶動這一領域的“開閘”。

在學術研究方面，去年5月，頂級學術期刊《自然》（Nature）以封面文章的形式刊發了由斯坦福大學、布朗大學、哈佛醫學院等團隊的研究人員聯合完成的一項里程碑式研究。研究團隊將人工智能軟件與一款腦機接口設備結合起來，與一名大腦中植入腦機接口設備的癱瘓患者合作，讓該患者想象他拿著一支筆，在一張橫線紙上“嘗試”寫字，就像他的手沒有癱瘓一樣。并將該男子手寫意圖快速轉換為電腦屏幕上的文本。

該項研究的通訊作者同時也是第一作者的Francis R. Willett博士此前在接受澎湃新聞（www.6773257.com）記者專訪時表示，“手寫腦機接口是一個令人興奮和潛在的可行方法，使得我們可以恢復與嚴重癱瘓的人的交流。”

他同時也提到，要將這項技術轉化為真正的產品，就需要簡化它，用戶應該不需要花費太多時間來培訓它就能夠使用這款腦機接口。此外，它應該足夠智能，能夠自動跟蹤神經活動的實時變化，這樣用戶就不必每天停下來重新訓練系統。最后，微電極裝置應是無線且完全植入。

從國內來看，陶虎對澎湃新聞記者表示，腦虎科技的腦機接口產品目前已正式獲得臨床試驗批件。

而對于腦虎科技“為何而來”？彭雷談到，他和陶虎是本科大學同學，倆人畢業于中科大?！霸诖髮W里面，我們兩個正好是兩種不同路徑的典型，陶虎專注于學術研究，我不太安分，一直喜歡創業，從大學開始創業到去年的這二十多年時間里，一直在互聯網行業。”彭雷系原客如云的創始人、CEO，在和陶虎一起創立腦虎科技之前，他擔任阿里巴巴本地生活資深副總裁。

“其實這么多年我們一直保持著交流，都有共同的夢想，我們有著很強的科技情節，還是想做一些科技報國的事情。而且我很明顯地感覺到，從前年開始，整個硬科技領域的創業熱潮起來了，未來10年、15年，國內硬科技方向一定會持續加大投入?！?/p>

彭雷對澎湃新聞（www.6773257.com）記者表示，技術等各方面因素在去年都到了一個比較成熟的階段，“我們就決定把多年來的想法付諸實踐?！?/p>

值得關注的是，盛大集團和天橋腦科學研究院創始人陳天橋多次投資支持了這家公司，其余投資人包括紅杉等。而同樣令人關注的是，腦虎科技有著“天團顧問”：中科院院士、神經科學家張旭，復旦大學附屬華山醫院院長毛穎，UCloud創始人兼CEO季昕華，寒武紀創始人兼CEO陳天石，科大訊飛聯合創始人胡郁，康諾亞生物創始人兼CEO陳博等。

陶虎直截了當地表示，“天團顧問”絕非為了“提升公司名氣”。“這里面有腦科學的專家、做臨床醫學的專家，以及和公司本身發展具有協同性或具有上下游關聯性的相關人士，基本都是常年的合作伙伴或良師益友，而且將近有一半都是中科大的校友，我們之間有著天然的信任感?！?/p>

未來3到5年，腦機接口能做些什么？

在當天的論壇上，彭雷現場發布了腦虎科技首款腦機接口集成式顱頂半植入醫用級產品，其體積為32立方厘米，重量為38克，材料使用的是醫用級鈦合金。一同發布的，還有高頻腦電信號處理儀、軟件算法云平臺，以及三款和植入體相匹配的電極產品。

據介紹，這款產品滿足高通量、高采樣率信號采集與處理功能。最高支持256通道，相比目前業內同類產品通道數（128ch）提升1倍以上；可采集頻率高達30KHz，有效采集Splike信號；采樣精度達16Bit，確保采集腦電數據質量，為處理軟件提供高品質數據保障，并可同時兼容Spike、LFP、ECoG等多種類型的腦電信號。

陶虎對澎湃新聞記者表示，腦虎科技和Neuralink之間存在多個相同點，“但在一個非常關鍵的地方我們有巨大的差別，而且這個差別可能直接決定腦機接口到底是停留在大家一個幻想里面，還是真正走到臨床應用。”

他再次強調，相比于如何最大限度利用大腦，腦機接口落地的更大挑戰在于盡可能小地損傷大腦。陶虎認為，相比于Neuralink采用機器人將柔性電極植入腦內的方式，其公司選擇的路線更為安全穩妥。 

“盡管他們的電極是柔性的，但打進去時依靠鋼針，仍然存在很大的風險?！蹦X虎科技采用微創蠶絲蛋白電極包裹技術，通過蠶絲蛋白把電極柔軟的表面適度固化以方便植入，植入完成后蠶絲蛋白便會溶解，讓電極逐漸恢復柔軟。

“蠶絲蛋白這層殼的強度介于腦跟血管之間，如果下面沒有血管，它直接插進去了；如果下面正好碰到血管，它會滑過血管插下去?！碧栈⒈扔鞯溃@就像武俠小說里綁在腰帶上的軟劍一樣，“這是我們非常大的一個創新，意味著我們可以盲插，完全不需要打開顱骨看下面有沒有血管?！?/p>

據陶虎介紹，目前他們設計的開孔直徑在1毫米以下，而他認為實際上創傷可以更小，但受限于目前可利用的手術鉆頭只有這么小?！拔覀儸F在也在研究如何把孔開得更小，是用激光來開孔，還是用機械的方式來開孔?！?/p>

初步的產品已經打造出來了，接下來會做什么？彭雷表示，本次發布的產品主要面向的兩個市場，一個是以“腦計劃”為依托的科研市場，助力“腦計劃”的基礎研究工具平臺；另一個是明確醫學價值的醫療市場，針對明確的適應證如漸凍癥，高位截癱、失明等，然后腦虎會按照醫療產品的合規和流程逐步穩妥的推進臨床計劃。

彭雷對澎湃新聞記者還提到，腦虎科技目前制定了三個“五年計劃”。第一個五年，腦虎科技專注于將腦機接口技術用在醫療市場，主要的商業化選擇是逐步在絕癥、重癥、輕癥中尋找適應癥；第二個五年，在通過醫療市場的充分驗證和規模推廣之后，尋找面向普通人、正常人使用的腦機接口產品的商業化機會；第三個五年計劃，則是其和陶虎創業的終極目標，“我們相信隨著腦科學的探索、材料技術的推進、算法芯片的邊際提升等，能夠實現大腦的反向工程，能夠將人的思維、意識、記憶、情感等高級功能實現數字孿生?！?/p>

第一個“五年計劃”，實際上也是目前科學界最具共識的目標。李驍健提到，在現階段，腦機接口主要還是針對有疾病的人，幫助他們提升生活質量?！耙驗閭鞲衅鞯入娮友b置的體積還是有點大，腦袋上裝這么一個東西，不太容易被普通人接受。并不是植入腦內你就可以回家待著、家庭家居生活不受影響，而是必須在醫院里使用。”

去年上半年，李驍健率領的團隊及其合作團隊完成了在獼猴腦內長期植入雙陣列(超過1400通道的柔性電極陣列)，并使用自研儀器成功地以數萬赫茲的高采樣率，同步且持續地采集了每個通道的神經信號，在國內率先打通了腦機接口全技術鏈。

李驍健對澎湃新聞記者表示，研究團隊目前已實現中國首個采用自主研發的超千道腦機接口技術設備進行的獼猴腦機接口實驗。“今年我們實現了全技術鏈的國產化，這是比較關鍵的一點。”

中科院深圳先進技術研究院、深港腦科學創新研究院正高級工程師李驍健。

李驍健提到，國內其他團隊研發的植入傳感器等，實際是都需要測試，“現在有越來越多的團隊去研發腦機接口各環節的零件，我們持非常開放的態度，這些都可以嵌入到我們的整套系統中測試，這也是一種協同發展?！彼麖娬{，現階段國內腦機接口仍需做更多的生態培育工作，“我非常愿意去做這樣一個角色?！?/p>

當然，其團隊的另一重心在于，利用自主研發的植入式腦機接口系統，幫助癱瘓患者通過腦控機械肢體恢復行動自由?！澳壳白钊菀鬃龅木褪沁\動功能替代，我們主要也是在前面蹚路?！?/p>

值得一提的是，李驍健、陶虎等人均認為，國內腦機接口技術從各環節來說并不落后于國際上先進的實驗團隊。

“但如何把各環技術有機地高質量地組合起來，也就是所謂的高性能系統集成，才是目前亟需攻克的難題。”李驍健談到，這也是Neuralink的優勢所在。陶虎也同樣表示，“我們不會狂妄地說，我們已經超過了馬斯克的公司，但是至少在這個領域，我并不會覺得我們落后?！?/p>

在上述論壇的圓桌論壇環節，陶虎、李驍健等人也總結道，中國在腦機接口領域存在三個優勢：政府支持、臨床資源豐富、立法安全。陶虎同時提及腦機接口公司需要面臨的挑戰，“中國在腦機接口領域法規審批非常嚴格，一項技術做合法合規可能需要五六年，腦虎科技這次發布的產品，做人體臨床試驗時，倫理報告就用了一年時間才拿到?！?/p>

中科院上海微系統所所長謝曉明在上述論壇的致辭中指出，腦科學和人工智能已經成為新一輪產業變革的核心驅動力，近年來，腦機接口技術發展十分迅速，在產業發展上有光明的前景。腦科學和人工智能的融合對世界經濟發展、社會進步以及人類生活產生重要的影響。

謝曉明同時表示，中科院上海微系統所正在整合中科院腦機接口技術優勢隊伍，開發高通量超柔性神經電極陣列、高帶寬神經信號處理芯片、大規模神經信號編解碼算法以及微創植入自動手術機器人等，鍛造“殺手锏”技術，將有效支撐上?？苿撝行慕ㄔO和人工智能先導產業高質量發展。