核 心 要 點(diǎn) 

腦科學(xué)的基本概念、應(yīng)用價(jià)值；

世界各國(guó)的人類腦科學(xué)研究計(jì)劃；

類腦智能的研究進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)落地情況。

“現(xiàn)實(shí)版鋼鐵俠”埃隆·馬斯克用科技拯救人類的夢(mèng)想，在近日又有了新突破。

北京時(shí)間8月29日，SpaceX、特斯拉等公司的創(chuàng)始人埃隆·馬斯克為自己旗下的腦機(jī)接口公司 Neuralink舉行發(fā)布會(huì)，并在會(huì)上公布了最新一代腦機(jī)接口產(chǎn)品：一枚硬幣大小的可植入大腦的芯片，以及一臺(tái)可完成自動(dòng)植入芯片的手術(shù)設(shè)備。

據(jù)介紹，這一芯片能夠感應(yīng)溫度氣壓、讀取腦電波、脈搏等生理信號(hào)，支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸；最新一代的手術(shù)設(shè)備，則是能夠在未來(lái)讓植入芯片手術(shù)在一小時(shí)內(nèi)完成，全過(guò)程甚至像外科手術(shù)一樣簡(jiǎn)單安全。

成立于2017年的Neuralink，是一家研發(fā)超腦帶寬的腦機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)與人工智能共存共生的初創(chuàng)公司。Neuralink此次的突破，也讓以往都只出現(xiàn)在科幻電影中、充滿神秘色彩的腦科學(xué)再次備受關(guān)注。

腦科學(xué)這個(gè)概念本身并不新鮮。2004年4月，美國(guó)的《Science》雜志慶祝創(chuàng)刊125周年時(shí)，就邀請(qǐng)了全球幾百位科學(xué)家列出他們認(rèn)為當(dāng)今世界最重要的前沿科學(xué)問(wèn)題，最后歸納為125個(gè)，其中有18個(gè)問(wèn)題屬于腦科學(xué)。

在全球科學(xué)界久負(fù)盛名的《自然》雜志

排在最前面的腦科學(xué)問(wèn)題包括意識(shí)的生物學(xué)基礎(chǔ)、記憶的儲(chǔ)存與恢復(fù)、人類的合作行為、成癮的生物學(xué)基礎(chǔ)、精神分裂癥和自閉癥的成因等，都是當(dāng)時(shí)人們普遍關(guān)心且未被解決的重大問(wèn)題。

盡管問(wèn)卷是16年前做的，但直到現(xiàn)在公認(rèn)的重大腦科學(xué)問(wèn)題依舊沒(méi)有變化。

大腦是人體最重要的器官，也可能是宇宙間最復(fù)雜的物體——約有1000億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元與10萬(wàn)個(gè)類似的神經(jīng)元相連，而且每個(gè)神經(jīng)元的放電模式不同，編碼模式不同，信息處理方式也不一樣。

為了觀測(cè)大腦結(jié)構(gòu)、洞悉規(guī)律，兩百年來(lái)科學(xué)家們可謂煞費(fèi)苦心。有科學(xué)家表示，目前人類僅僅探明了大腦結(jié)構(gòu)的5%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足解決實(shí)際問(wèn)題的需要。

因此，在介觀（處于宏觀和微觀之間的狀態(tài)）和微觀層面對(duì)大腦做進(jìn)一步的探索，弄清楚大腦的聯(lián)接圖譜和結(jié)構(gòu)圖譜，并在此基礎(chǔ)上制造出像人一樣智慧的機(jī)器，就成為當(dāng)今腦科學(xué)研究最重要的發(fā)展方向，腦科學(xué)也隨著各國(guó)政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界的投入，成為了一個(gè)炙手可熱的新產(chǎn)業(yè)。

腦科學(xué)包括哪些領(lǐng)域？

想要了解腦科學(xué)未來(lái)能帶來(lái)哪些產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)，首先還是必須了解腦科學(xué)目前的學(xué)科領(lǐng)域與研究進(jìn)展。

腦科學(xué)也被叫做認(rèn)知科學(xué)，它是一種探索大腦是如何工作的科學(xué)——如何思考、如何記憶、如何學(xué)習(xí)等。腦科學(xué)并不僅僅指的是Elon Musk所醉心的“腦后插管”，現(xiàn)今的腦科學(xué)研究大致可以分為以下三個(gè)領(lǐng)域：腦疾病防治研究、腦機(jī)接口研究和類腦智能研究。

其中：

腦疾病防治指對(duì)科學(xué)家通過(guò)總結(jié)大腦活動(dòng)的一般規(guī)律，對(duì)人們可能出現(xiàn)的重大腦疾病做出診斷和干預(yù)；

腦機(jī)接口是通過(guò)電極或其他手段，獲取大腦神經(jīng)活動(dòng)的信息，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)的處理和模式識(shí)別，轉(zhuǎn)換成指令從而控制其他設(shè)備；

類腦智能則是指類腦計(jì)算機(jī)器人、大數(shù)據(jù)處理等方面的研究和開(kāi)發(fā)。

在這些不同的方向上，研究腦科學(xué)又各能產(chǎn)生哪些價(jià)值？

腦科學(xué)研究的應(yīng)用價(jià)值

防治重大腦疾病

通過(guò)建立對(duì)大腦工作機(jī)制的科學(xué)認(rèn)知，首先能為我們帶來(lái)價(jià)值的，就是未來(lái)可能能找到防治各類重大腦疾病的治療方法。如何維持健康的大腦發(fā)育以及智力發(fā)育，都是非常重要的社會(huì)問(wèn)題。

在所有的腦疾病中，幼年期的自閉癥或者孤獨(dú)癥和智障，中年期的抑郁癥和成癮，老年期的阿爾茨海默癥和帕金森癥等退行性腦疾病等，都屬于重大腦疾病。對(duì)于重大腦疾病的的診斷和干預(yù)，會(huì)成為未來(lái)數(shù)十年腦科學(xué)領(lǐng)域一項(xiàng)非常重要的研究?jī)?nèi)容。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)，包括各種神經(jīng)類和精神類疾病在內(nèi)的腦相關(guān)疾病，是所有疾病里社會(huì)負(fù)擔(dān)最大的，占到了28%，超過(guò)了心血管疾病和癌癥。

社會(huì)結(jié)構(gòu)的變化，也讓腦疾病對(duì)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的挑戰(zhàn)持續(xù)上升。中科院院士、中科院神經(jīng)科學(xué)研究所所長(zhǎng)蒲慕明就曾表示：“中國(guó)已進(jìn)入老齡化社會(huì)，防治各種與老齡化相關(guān)的腦疾病迫在眉睫。以阿爾茨海默癥為例，假如沒(méi)有很好的治療方法，在85歲以上的老年人中，平均1/3的人有發(fā)病的可能。”

中科院神經(jīng)科學(xué)研究所所長(zhǎng)蒲慕明院士

蒲慕明也曾提到過(guò)，如果我們通過(guò)腦科學(xué)的研究找到治療方案，能夠在15年之后，把老年癡呆的發(fā)病期從85歲延緩到95歲，對(duì)社會(huì)而言就是一個(gè)巨大的貢獻(xiàn)。

此外，將腦科學(xué)應(yīng)用在軍事領(lǐng)域也是各國(guó)目前在探索的方向之一。相較于漫威電影中天馬行空的想象，目前在軍事方面的研究，更關(guān)注的是如何幫助軍事人員提高健康防護(hù)水平、增強(qiáng)軍事認(rèn)知效能。

中國(guó)軍事科學(xué)院研究員吳海濤就曾撰文指出，即便是在目前的技術(shù)水平下，“創(chuàng)傷性腦損傷，和以創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙綜合征為代表的軍因性腦損傷仍將大量存在。”所以，把腦科學(xué)應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)腦保護(hù)與認(rèn)知增強(qiáng)方面的新型技術(shù)手段，就有機(jī)會(huì)為軍事作業(yè)提供更多人道保障。

人機(jī)思想互動(dòng)

除了腦疾病以外，類似Neuralink所做的人機(jī)思想互動(dòng)方向，也可能在醫(yī)療健康方面為我們帶來(lái)不小的貢獻(xiàn)。

如果人機(jī)思想互動(dòng)所使用的腦接口技術(shù)能夠在未來(lái)成熟并得到推廣，人類就可以通過(guò)大腦間的直接交流交換思想，用思想控制機(jī)器更是不在話下。那么，腦機(jī)接口就有望幫助癲癇、漸凍癥等病癥患者恢復(fù)感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)功能，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療當(dāng)中也大有可為。

從技術(shù)層面來(lái)看，腦機(jī)接口本質(zhì)上是一種全新的信息溝通與交互界面，目前主要分為侵入式和非侵入式兩大類。這兩種方式各有優(yōu)劣，侵入式更精確，可以編碼更復(fù)雜的命令，比如三維運(yùn)動(dòng)，但手術(shù)創(chuàng)傷不可避免；非侵入式電極這種頭皮貼片雖然方便，無(wú)需開(kāi)顱植入，但是能探測(cè)到的腦電信號(hào)范圍和精確度有限。

本次Neuralink的突破就出現(xiàn)在侵入式的領(lǐng)域中：通過(guò)激光「打孔器」，和「縫紉機(jī)」，將一條只有人頭發(fā)絲 1/4 粗細(xì)的線路植入腦中，以類似微創(chuàng)手術(shù)的方式，將侵入式的解決方案對(duì)腦部的損傷降到最低，讓侵入式的方案更有可能被人們接納。

Neuralink打孔器干起活來(lái)有點(diǎn)像縫紉機(jī)

實(shí)現(xiàn)類腦智能

腦科學(xué)的另外一個(gè)重要應(yīng)用方向是類腦智能，也是我們所更為熟悉的人工智能的一個(gè)分支方向：人工智能目前存在兩條技術(shù)發(fā)展路徑，一條是以模型學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)智能，另外一條是以認(rèn)知仿生驅(qū)動(dòng)的類腦智能。

當(dāng)前階段，人工智能發(fā)展的主流技術(shù)路線是數(shù)據(jù)智能，但是數(shù)據(jù)智能存在局限性，比如數(shù)據(jù)智能需要海量數(shù)據(jù)和高質(zhì)量的標(biāo)注、高度依賴模型構(gòu)建、計(jì)算資源消耗大、僅能解決特定場(chǎng)景的問(wèn)題等。

之所以會(huì)有這些局限，是因?yàn)槟壳坝?jì)算機(jī)普遍采用的圖靈機(jī)模型取決于人對(duì)物理世界的認(rèn)知程度，從根本上限制了機(jī)器描述問(wèn)題、解決問(wèn)題的程度。計(jì)算機(jī)程序是預(yù)先設(shè)定好的，無(wú)法根據(jù)環(huán)境和需求變化進(jìn)行自我演化。

類腦智能以認(rèn)知仿生驅(qū)動(dòng)，可以自我演化

類腦智能則有效突破了圖靈機(jī)的局限和不足，是人工智能發(fā)展的必要路徑，它受腦結(jié)構(gòu)與機(jī)制、認(rèn)知行為機(jī)制啟發(fā)，以計(jì)算建模為手段，意圖通過(guò)軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能。

舉例來(lái)說(shuō)，類腦智能可處理小數(shù)據(jù)、小標(biāo)注問(wèn)題；自主學(xué)習(xí)、關(guān)聯(lián)分析能力強(qiáng)；通過(guò)模仿人腦可實(shí)現(xiàn)低功耗；邏輯分析和推理能力較強(qiáng)，具備認(rèn)知推理能力；時(shí)序相關(guān)性好，更符合現(xiàn)實(shí)世界。類腦智能甚至可能解決通用場(chǎng)景問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)強(qiáng)人工智能和通用智能的構(gòu)想。

有研究者預(yù)測(cè)，在未來(lái)二十到三十年內(nèi)，可能會(huì)出現(xiàn)能夠通過(guò)新的圖靈測(cè)試的、具有通用人工智能的類腦人工智能。類腦智能的成熟可以幫助科學(xué)家制造人造大腦，它的存儲(chǔ)密度將趕上甚至超過(guò)生物大腦，能耗卻更低，直接催生更智能的機(jī)器人、自動(dòng)駕駛汽車、醫(yī)療診斷等人工智能交互系統(tǒng)。

英國(guó)科學(xué)家圖靈提出了判斷機(jī)器是否能夠思考的“圖靈測(cè)試”

國(guó)內(nèi)外的研究：政府和學(xué)術(shù)界主導(dǎo)

面對(duì)在研究上還有重重大山、但未來(lái)應(yīng)用前景和價(jià)值無(wú)限的腦科學(xué)領(lǐng)域，包括美國(guó)、歐盟、日本、澳大利亞在內(nèi)的國(guó)家，都設(shè)立了腦科學(xué)研究計(jì)劃。

大家的發(fā)展方向大體一致，發(fā)力點(diǎn)各不相同。美國(guó)側(cè)重于研發(fā)新型腦研究技術(shù)；歐盟主攻以超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)模擬腦功能；日本聚焦以狨猴為模型研究各種腦功能和腦疾病的機(jī)理；我國(guó)則提出了“一體兩翼”結(jié)構(gòu)的中國(guó)腦計(jì)劃。

美國(guó)創(chuàng)新性神經(jīng)技術(shù)大腦研究計(jì)劃

2013年，美國(guó)時(shí)任總統(tǒng)奧巴馬宣布啟動(dòng)“創(chuàng)新性神經(jīng)技術(shù)大腦研究”計(jì)劃（Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative），通過(guò)繪制腦部動(dòng)態(tài)圖像的方法，研究大腦功能和行為的復(fù)雜聯(lián)系，了解大腦對(duì)大量信息的記錄、處理、應(yīng)用、存儲(chǔ)和檢索的過(guò)程，幫助研究人員找到治療、治愈甚至防止老年癡呆癥、創(chuàng)傷性腦損傷等腦部疾病的新方法。

日本神經(jīng)科學(xué)研究計(jì)劃

2014年，日本科學(xué)家發(fā)起了神經(jīng)科學(xué)研究計(jì)劃（Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies，Brain/MINDS）。Brain/MINDS計(jì)劃另辟蹊徑，想要通過(guò)融合靈長(zhǎng)類動(dòng)物狨猴多種神經(jīng)技術(shù)的研究，彌補(bǔ)曾經(jīng)利用嚙齒類動(dòng)物研究人類神經(jīng)生理機(jī)制的缺陷，建立狨猴腦發(fā)育和疾病發(fā)生的動(dòng)物模型。

歐洲“人類腦計(jì)劃”

歐洲“人類腦計(jì)劃”更強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)的收集和使用

同樣是在2013年，歐盟推出了由15個(gè)歐洲國(guó)家參與、預(yù)期10年的“人類腦計(jì)劃”（Human Brain Project，HBP）。與美國(guó)不同的是，歐洲“人類腦計(jì)劃”側(cè)重于通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)模擬腦功能，以實(shí)現(xiàn)人工智能。他們想通過(guò)實(shí)驗(yàn)收集的分子的、細(xì)胞的、解剖學(xué)等數(shù)據(jù)復(fù)制大腦的詳細(xì)信號(hào)，再應(yīng)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)上，而非發(fā)展腦認(rèn)知方面的研究成果。

由于經(jīng)費(fèi)有限，歐洲的“人類腦科學(xué)計(jì)劃”推出不到一年，就決定不再資助腦認(rèn)知研究。雖然這個(gè)決定遭到歐洲腦科學(xué)領(lǐng)域多達(dá)150名科學(xué)家的聯(lián)合抵制，但是腦認(rèn)知領(lǐng)域從歐洲HBP計(jì)劃中割裂出去，卻已經(jīng)成為既定的事實(shí)了。

“一體兩翼”結(jié)構(gòu)的中國(guó)腦計(jì)劃

中國(guó)在2015年正式確定了具有“一體兩翼”（One body two wings）結(jié)構(gòu)的中國(guó)腦計(jì)劃。這項(xiàng)計(jì)劃面向世界智能科技前沿和“健康中國(guó)2030”的戰(zhàn)略需要，從認(rèn)識(shí)腦、保護(hù)腦和模擬腦三個(gè)方向展開(kāi)研究，逐步形成以腦認(rèn)知功能的解析和技術(shù)平臺(tái)為一體，以認(rèn)知障礙相關(guān)重大腦疾病診治和類腦計(jì)算與腦機(jī)智能技術(shù)為兩翼的“一體兩翼”研究布局。

中國(guó)腦計(jì)劃的“一體兩翼”結(jié)構(gòu)研究布局

“一體兩翼”中的主體結(jié)構(gòu)是要弄清楚腦認(rèn)知功能的神經(jīng)基礎(chǔ)，包括大腦的聯(lián)接圖譜和結(jié)構(gòu)圖譜，并在此基礎(chǔ)上搭建各種平臺(tái)，幫助解析上述圖譜的功能。

計(jì)劃的一翼要做腦疾病的診斷與治療，形成各種新型的醫(yī)療產(chǎn)業(yè)。另外一翼則是類腦人工智能、類腦計(jì)算、腦機(jī)接口等與人工智能相關(guān)的新技術(shù)，這些技術(shù)對(duì)未來(lái)的人工智能產(chǎn)業(yè)能夠產(chǎn)生重大影響。相比于國(guó)際社會(huì)，中國(guó)腦計(jì)劃醞釀多年才最終確定，不過(guò)也是目前公認(rèn)的最好方向。

產(chǎn)業(yè)落地進(jìn)展

類腦芯片爭(zhēng)奪戰(zhàn)

相較于腦疾病、人機(jī)互動(dòng)等領(lǐng)域，在人工智能領(lǐng)域的熱度推動(dòng)下，類腦智能產(chǎn)業(yè)落地更為迅速。

看到了類腦智能的巨大優(yōu)勢(shì)，最近十年除了政府和學(xué)術(shù)界以外，世界上各大互聯(lián)網(wǎng)、商業(yè)機(jī)器公司和新興的創(chuàng)業(yè)公司紛紛開(kāi)始有所動(dòng)作，研發(fā)類腦芯片。

2014年，IBM研究院率先開(kāi)發(fā)出了第二代神經(jīng)突觸芯片“IBM TrueNorth”。一臺(tái)TrueNorth處理器由54億個(gè)連結(jié)晶體管組成，構(gòu)成了包含100萬(wàn)個(gè)數(shù)字神經(jīng)元陣列，可通過(guò)2.56億個(gè)電突觸彼此通信。

內(nèi)置IBM TrueNorth芯片的集成電路板

IBM曾表示，如果48 顆TrueNorth芯片組建起具有4800萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)，帶來(lái)的智力水平將相似于普通老鼠。但這款芯片亮相之后就沒(méi)有大動(dòng)作，也沒(méi)有應(yīng)用到其人工智能系統(tǒng)Watson中。

2018年，Intel展示了耗時(shí)多年研發(fā)的自學(xué)習(xí)脈沖神經(jīng)元芯片Loihi。芯片內(nèi)部包含128個(gè)計(jì)算核心，每個(gè)核心集成1024個(gè)人工神經(jīng)元，總計(jì)13.1萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元，彼此之間通過(guò)1.3億個(gè)突觸相互連接。

2019年4月，類腦芯片公司aiCTX發(fā)布了動(dòng)態(tài)視覺(jué)AI處理器DynapCNN，芯片面積僅為12平方毫米，單芯片集成超過(guò)100萬(wàn)脈沖神經(jīng)元和400萬(wàn)可編程參數(shù)，所具有的可拓展性更適合于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模脈沖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)之前IBM和Intel類腦芯片的超越。

不過(guò)3個(gè)月后，Intel就再次推出了最新的Pohoiki Beach芯片。芯片集成了1320億個(gè)晶體管，擁有800多萬(wàn)個(gè)“神經(jīng)元”和80億個(gè)“突觸”，智力水平相當(dāng)于某些小型嚙齒動(dòng)物的大腦，意味著Inter向“模擬大腦”的目標(biāo)邁出了一大步。

2019年8月，清華又研發(fā)了一款類腦芯片「天機(jī)」，登上了Nature雜志封面。據(jù)「量子位」報(bào)道，這是一款“既支持神經(jīng)科學(xué)模型，又支持計(jì)算機(jī)科學(xué)模型，同時(shí)支持神經(jīng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的眾多神經(jīng)回路網(wǎng)絡(luò)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的混合建模”的芯片。相比起IBM
TrueNorth，「天機(jī)」功能更全，更加靈活可拓展，也是全球首款異構(gòu)融合類腦芯片。

天機(jī)驅(qū)動(dòng)下的自行車能夠敏捷地避開(kāi)路上的障礙

全球范圍內(nèi)，類腦芯片爭(zhēng)奪戰(zhàn)剛剛打響，各公司你來(lái)我往各有勝負(fù)，還遠(yuǎn)沒(méi)到結(jié)局見(jiàn)分曉的時(shí)候。

人工智能新進(jìn)展

除了類腦芯片之外，國(guó)內(nèi)外也有不少企業(yè)在其他腦科學(xué)領(lǐng)域有所進(jìn)展。

谷歌旗下的谷歌大腦（Google Brain），就在嘗試讓人工的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”能像嬰兒一樣，通過(guò)試錯(cuò)來(lái)熟悉世界，并以此為機(jī)器帶來(lái)像人一樣的靈活性。從2011年開(kāi)始，谷歌大腦開(kāi)始用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法嘗試解決一些傳統(tǒng)方法數(shù)十年都沒(méi)有突破的難題，且有不少都小有突破。

舉例來(lái)說(shuō)，谷歌的語(yǔ)音識(shí)別此前一直做得不好，但當(dāng)谷歌大腦采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新方法來(lái)識(shí)別語(yǔ)音后，安卓手機(jī)上的語(yǔ)音識(shí)別幾乎做到了人類水平。受益于此項(xiàng)研究，谷歌翻譯的準(zhǔn)確率也較以前大幅上升，目前已經(jīng)成為谷歌最可信、最流行的產(chǎn)品之一。

較之Google在類腦智能方面的研究，F(xiàn)acebook則選擇了探索腦機(jī)接口技術(shù)：Facebook的60名工程師合作開(kāi)發(fā)了一種腦機(jī)接口，讓人們用大腦就能打字，而不需要植入侵入性植入物。

Facebook研發(fā)的非侵入式讀腦設(shè)備原型機(jī)

除意念打字之外，F(xiàn)acebook也在研究一種讓失聰?shù)娜死@過(guò)耳朵“聽(tīng)”到聲音的方法。這項(xiàng)技術(shù)意在讓皮膚模仿耳朵里的耳蝸，把聲音轉(zhuǎn)換成大腦的特定頻率，從而產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)。

目前，F(xiàn)acebook還在與舊金山大學(xué)、伯克利大學(xué)、約翰霍普金斯醫(yī)學(xué)院、約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室等學(xué)校、機(jī)構(gòu)建立合作，研究人員專門(mén)從事解碼語(yǔ)音和語(yǔ)言的機(jī)器學(xué)習(xí)，希望能夠建立具有先進(jìn)空間分辨率的光學(xué)神經(jīng)成像系統(tǒng)和下一代神經(jīng)假肢。

不容忽視的競(jìng)爭(zhēng)者

腦科學(xué)研究領(lǐng)域十分廣泛，值得研究的問(wèn)題還有很多�？吹侥X科學(xué)研究巨大潛力，一些初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)和研究院加入進(jìn)來(lái)，它們發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，也取得了一些成果。這其中除了文章開(kāi)頭提到的Neuralink，還有陳天橋雒芊芊研究院（TCCI）、BrainGate、BrainCo、ElMindA等國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)與企業(yè)。

Neuralink：腦機(jī)接口

近期熱點(diǎn)的主角Neuralink由“鋼鐵俠”Elon Musk創(chuàng)建，主要研發(fā)一種高寬帶腦機(jī)接口（腦后插管）系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)用一臺(tái)神經(jīng)手術(shù)機(jī)器人向人腦中植入被稱為“神經(jīng)蕾絲”（Neural Lace）的專有技術(shù)芯片和信息條，然后直接通過(guò)USB-C接口讀取大腦信號(hào)，也可以通過(guò)芯片無(wú)線傳輸?shù)饺松眢w之外的接收器上，就像手機(jī)的藍(lán)牙一樣。

Neuralink所用神經(jīng)蕾絲的寬度大約是
4 到 6 微米，是人類發(fā)絲直徑的四分之一，對(duì)大腦造成損傷的可能性較小，因此可以植入更深的腦區(qū)。此外，分布在 96 根神經(jīng)蕾絲上的 3072
個(gè)電極還為大量數(shù)據(jù)的傳輸創(chuàng)造了可能，這也使得它更能推動(dòng)人們對(duì)腦的理解和腦疾病的治療。Neuralink 還開(kāi)發(fā)了一種每分鐘自動(dòng)嵌入 6
根神經(jīng)蕾絲的神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人，從而實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口連接。

Neuralink最新版腦機(jī)接口手術(shù)機(jī)器人 V2

不過(guò)Neuralink也面臨著許多挑戰(zhàn)。

首要的問(wèn)題是，既然采用了侵入式接口的方案，就需要解決手術(shù)時(shí)如何將對(duì)腦部的損傷降到最低的問(wèn)題。其次，隨著植入時(shí)間延長(zhǎng)，穿刺電極被炎癥細(xì)胞包裹，理論上會(huì)導(dǎo)致信號(hào)缺失。此外，電極植入部位的精準(zhǔn)選擇、信號(hào)的有效分析等，還需要對(duì)大腦功能結(jié)構(gòu)和活動(dòng)方式有更深入的理解。

目前，Neuralink公司已開(kāi)始在老鼠、豬身上進(jìn)行測(cè)試，并與加州大學(xué)戴維斯分校合作用猴子試驗(yàn)，未來(lái)有望在人身上進(jìn)行測(cè)試。

除了Neuralink之外，在腦機(jī)接口方面，還有不少學(xué)界的研究項(xiàng)目和創(chuàng)業(yè)企業(yè)。

BrainGate：腦機(jī)接口

BrainGate（“腦門(mén)”）系統(tǒng)由美國(guó)布朗大學(xué)研發(fā)，系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線技術(shù)，使人腦遠(yuǎn)程控制其他設(shè)備。BrainGate依靠把最多可容納128個(gè)電極通道的堅(jiān)硬針頭植入人腦中實(shí)現(xiàn)預(yù)想的功能。

四肢癱瘓的患者可以借助BrainGate系統(tǒng)直接控制機(jī)械手臂

BrainGate臨床試驗(yàn)的效果還不錯(cuò)，它成功地讓一名中風(fēng)癱瘓的女士用機(jī)械臂喝了無(wú)需借助看護(hù)者幫助的第一口咖啡；一名癱瘓者能利用該系統(tǒng)以每分鐘8個(gè)單詞的速度打字。更神奇的是，BrainGate甚至能使試驗(yàn)對(duì)象原本已經(jīng)癱瘓的四肢重新動(dòng)起來(lái)。

不過(guò)BrainGate系統(tǒng)對(duì)于長(zhǎng)期功能來(lái)說(shuō)是一個(gè)大問(wèn)題：大腦在頭骨中移動(dòng)，但陣列的針并不移動(dòng)，因此可能會(huì)對(duì)患者造成傷害。

BrainCo：腦機(jī)接口

BrainCo由哈佛大學(xué)腦科學(xué)中心博士韓璧丞所創(chuàng)立，他曾與Elon Musk一同被美國(guó)媒體評(píng)為腦機(jī)接口領(lǐng)域五位創(chuàng)新者之一。相較于Neuralink、BrainGate較為激進(jìn)的侵入式方案，BrainCo研究的是非侵入式的解決方案，已經(jīng)有名為賦思頭環(huán)Focus、冥想頭環(huán)Focus Fit、智能假手BrainRobotics等幾款產(chǎn)品。

賦思頭環(huán)Focus已在美國(guó)課堂上試用

前兩款產(chǎn)品都是為提高使用者注意力而設(shè)計(jì)的，產(chǎn)品的基礎(chǔ)邏輯是以非侵入式頭戴采集佩戴者的腦電波信號(hào)，并將這些腦電波信號(hào)轉(zhuǎn)化成注意力指數(shù)，可以實(shí)時(shí)跟蹤使用者的注意力情況。智能假手則在前面的基礎(chǔ)上，希望可以通過(guò)識(shí)別佩戴者手臂上肌肉神經(jīng)信號(hào)，判斷佩戴者的運(yùn)動(dòng)意圖，再將運(yùn)動(dòng)意圖轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)指令，從而完成佩戴者想要完成的動(dòng)作——以此幫助殘疾人士更好地完成日常生活中的基礎(chǔ)動(dòng)作。

今年8月27日，BrainCo美國(guó)區(qū)總裁Max Newlon在哈佛大學(xué)展示了Brain OS人類大腦智能操作系統(tǒng)及兩項(xiàng)預(yù)研中的產(chǎn)品，其中人類大腦智能操作系統(tǒng)采用無(wú)創(chuàng)非侵入式混合腦機(jī)接口技術(shù)，通過(guò)佩戴設(shè)備，系統(tǒng)即可收集和處理人體腦電信號(hào)（EEG）、肌電信號(hào)（EMG）；兩項(xiàng)預(yù)研中的產(chǎn)品，一項(xiàng)是利用腦波成像技術(shù)還原人眼所見(jiàn)或大腦中想象的圖景，另一項(xiàng)則是利用肌電控制系統(tǒng)采集前臂手部運(yùn)動(dòng)肌肉群EMG信號(hào)，處理和判定用戶手部運(yùn)動(dòng)意圖。

目前，BrainCo已完成了A輪融資，估值4億美金，投資方包括中國(guó)電子、光大控股、德迅資本、鼎暉投資等機(jī)構(gòu)。

TCCI：大腦探知

除了Elon Musk之外，還有一個(gè)知名企業(yè)家，也非常關(guān)注腦科學(xué)的發(fā)展，那就是盛大的陳天橋。

2016年底，陳天橋夫婦投資創(chuàng)立了陳天橋雒芊芊研究院(TCCI)，研究院專注于對(duì)病人尤其是癱瘓病人的治療，探索通過(guò)腦機(jī)接口讓癱瘓病人用意念精確控制機(jī)械臂，甚至模擬觸覺(jué)。

陳天橋雒芊芊夫婦承諾給研究院注資十億美元

目前TCCI依托于美國(guó)加州理工學(xué)院開(kāi)展大腦治療研究，也在中國(guó)上海創(chuàng)建了臨床轉(zhuǎn)化中心。

他們所做的研究主要涉及以下三個(gè)方面：

大腦探知：弄懂大腦如何把輸入的信息轉(zhuǎn)化為想法、情緒、決定、行動(dòng)和記憶；

大腦治療：提高關(guān)于大腦機(jī)制和過(guò)程的理解，將理解轉(zhuǎn)化應(yīng)用到心理障礙和神經(jīng)退行性疾病的治療中；

大腦發(fā)展：完善人機(jī)交互，運(yùn)用AR或VR技術(shù)推動(dòng)神經(jīng)康復(fù)，為新一代人工智能奠定基礎(chǔ)。

TCCI在2018年年報(bào)中也介紹了研究院的科學(xué)家的一些實(shí)用性進(jìn)展。比如，他們嘗試通過(guò)腦掃描來(lái)預(yù)測(cè)人的智力；從腦科學(xué)的角度解釋“人們?cè)谟單绮蜁r(shí)為何難以做出選擇？”；也在利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備，繞過(guò)感官傳達(dá)數(shù)據(jù)，在認(rèn)知水平上幫助盲人恢復(fù)視力。

類似TCCI與加州理工的合作方式，也能讓腦科學(xué)研究能夠得到更好的支持。

ElMindA：腦活動(dòng)可視化

陳天橋的盛大集團(tuán)還在研究院之外，投資了一些腦科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)公司，比如說(shuō)ElMindA。

ElMindA

在2006年在以色列的荷茲利亞市成立，獲得了包括陳天橋的盛大集團(tuán)等在內(nèi)的多家公司、銀行提供的的數(shù)千萬(wàn)美元投資。他們利用機(jī)器學(xué)習(xí)識(shí)別具體腦功能中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的模式，將神經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為大腦活動(dòng)的可視化影像，以利于醫(yī)生做出觀察和判斷。這款產(chǎn)品可以直接放置在患者床邊，有些醫(yī)生已經(jīng)在用它來(lái)檢測(cè)受傷大腦的恢復(fù)情況了。

腦科學(xué)研究方興未艾

為了滿足計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展和人類社會(huì)實(shí)際應(yīng)用的需要，腦科學(xué)研究在最近十年開(kāi)始狂飆突進(jìn)，政府、學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都對(duì)腦科學(xué)表現(xiàn)出了濃厚的興趣。

腦機(jī)接口、類腦芯片、強(qiáng)人工智能等概念的研究進(jìn)展一波接著一波，有時(shí)候科學(xué)界都會(huì)為之振奮，不由得讓人暢想：借助腦科學(xué)，我們是不是很快就能迎來(lái)一個(gè)人工智能全面超越人類智能的時(shí)代？

腦科學(xué)研究目前仍處于起步階段

但實(shí)際上，目前的腦科學(xué)研究還僅僅是走出了萬(wàn)里長(zhǎng)征第一步，對(duì)于大腦這個(gè)可能是宇宙中最復(fù)雜的物體，人類的認(rèn)知水平依然相當(dāng)有限。有學(xué)者指出，即使到了下個(gè)世紀(jì)，腦科學(xué)也依然是前沿科學(xué)。

至于腦科學(xué)的大范圍應(yīng)用，恐怕也并不會(huì)進(jìn)行得那么快。

從學(xué)科研究到產(chǎn)品落地本身就是一個(gè)相當(dāng)漫長(zhǎng)的過(guò)程，需要花費(fèi)的時(shí)間往往以十年為單位來(lái)計(jì)算。而即使產(chǎn)品成熟可以商用，高昂的價(jià)格也是那些真正有需求的人群不得不面臨的問(wèn)題。更何況，不少腦科學(xué)實(shí)驗(yàn)和重大腦疾病的治療往往涉及到倫理問(wèn)題，如何劃定科學(xué)研究和社會(huì)倫理之間的界限，盡量減少爭(zhēng)議，也著實(shí)讓人頭疼。

但至少毋庸置疑的是，腦科學(xué)未來(lái)會(huì)是生命科學(xué)發(fā)展中很重要的一個(gè)領(lǐng)域。隨著更多人關(guān)注到這個(gè)領(lǐng)域，我們可以期待更多的人才、資金將會(huì)進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，在良好的政策支持下，推進(jìn)腦科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，為我們帶來(lái)更多令人振奮的科技突破和實(shí)用產(chǎn)品。

溫馨提示：內(nèi)容僅供信息傳播，供參考.

來(lái)源：億歐