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【智能时代】脑机接口产业史:构建人机交互新方式推动人机融合

时间:2024-12-03   来源:托盘式电缆桥架

详细说明

  AI为核心的新一轮科学技术创新浪潮已至,AI将与互联网一样,带来新一轮范式革命,人类社会将进一步加速发展。我们精心准备,重磅推出【智能时代专题】,目前已规划121篇深度原创研报,将全方位梳理AI产业、技术、代表性公司等发展历史、现状、趋势,展望智能时代未来图景,挖掘投资机会。

  一、人类大脑是自然界中最复杂系统之一,脑机接口技术起源,可追溯到人类对大脑功能相关探索。

  人类大脑有约1千亿个神经元,每个神经元通过数千~数万个突触,与其他神经元连接,形成超过100万亿个突触连接的神经网络,使大脑能执行复杂信息处理任务,构成人类意识、思考、记忆、学习等能力的源泉。每个人大脑结构,在神经元连接方式上都不一样,造就不同人格、性格、行为方式等,使每个人都独一无二。

  自古以来,人类大脑吸引无数科学家与哲学家进行研究与思考,脑机接口技术以对人类大脑相关研究为基础,是神经科学、计算机技术、控制科学、生物工程、医学等领域技术前沿交叉领域。

  脑机接口,作为人机交互新形态,颠覆传统人机交互必须有肌肉组织参加的方式,可直接从大脑提取信号,控制外部设备,替代、恢复、补充、改善大脑功能,在医疗、健康、教育、游戏、娱乐等领域,拥有大范围的应用场景。

  二、科幻小说、影视作品等,积极畅想脑机接口场景,为技术发展带来灵感与启发。

  脑机接口是数十年来科幻作品频繁使用关键设定之一,《神经漫游者》、《文明系列》、《雪崩》、《玩家一号》等科幻小说,《星际迷航》、《黑客帝国》、《阿凡达》等科幻影视,作品情节均涉及脑机接口技术在未来社会中应用场景。

  这些作品中,脑机接口不仅被设定为人与机器深层次地融合重要桥梁,也成为思维控制、虚拟现实、身份转换等情节关键点。

  科幻创作以大胆想象力,为现代技术发展带来深刻启发,是脑机接口从想象走向现实重要推动力。

  三、从早期探索,到概念诞生,再到应用落地,脑机接口历经百年探索与发展,不断迭代革新,展现深远影响与大范围的应用潜力。

  人类对脑机接口技术探索,追溯至对脑电波发现与研究,自1924年发现脑电波,到1973年正式提出脑机接口BCI(Brain-Computer Interface)概念,经过近50年研究与探索;再到1998年首次将脑机接口设备植入人体,经过20多年实验与技术改进;21世纪后,脑机接口技术发展提速,逐渐从科学实验走向临床应用,现实世界中应用持续不断的增加,效果不断提升。

  Neuralink等公司推动下,目前脑机接口技术持续深入迭代,逐渐走向市场,有望实现工程化、产品化、商业化落地,正在成为改善民众健康、推动经济社会持续健康发展重要科技力量。

  2016年,Neuralink正式成立,采取侵入式脑机接口技术,相继进行大量动物实验,植入对象从老鼠,到猪,再到灵长类动物、猴子等;2024年已进行2次人体植入实验,希望2024年底前完成10名患者植入手术;计划后续逐步扩大规模,推动设备与技术迭代升级,加快实现商业化应用落地。

  从医学使命到真实的生活,脑机接口技术应用场景广泛。脑机接口技术,目前主要使用在在医疗领域,为癫痫、帕金森、阿尔兹海默症、截瘫、抑郁症、多动症、自闭症、意识障碍、听力受损、视力受损等神经相关疾病,带来新的治疗方案。

  脑机接口技术,与多种外部设备结合,能为更多领域带来丰富应用方案。消费领域,能准确评估使用者真实的体验,优化产品设计;教育领域,能提升学生认知能力,协助职业规划;工业生产领域,能协助安全监测,保障作业人员安全;体育领域,能辅助运动员与教练,提高训练效果;航天航空领域,能辅助训练,客观反馈训练者感受。

  脑机接口市场规模,目前主要由产业链中游市场构成,产业链下游成熟后,市场潜力更大。脑机接口产业,中游脑电采集分析设备相对成熟,出货量大,主流研究机构大多依托中游设备出货量,估算市场规模。未来10年,脑机接口将进入应用普及期,与多行业产生广泛融合,应用创新与成熟,将带来市场规模显著增长。

  脑机接口行业,目前类似早期功能手机时代,面临高成本、安全风险(如开颅手术)、经常使用稳定性、生物相容性等挑战,实际应用效果需逐步提升;距离智能机时代到来,仍需技术迭代与应用模式创新,推动行业实现范式转换;Neuralink目前处于脑机接口行业领导地位,未来最有潜力实现该领域范式转化。

  马斯克领导特斯拉,正引领无人驾驶与机器人范式转化,从传统基于规则的人工编码模式,转向以深度学习为核心的智能化形式,推动完全无人驾驶早日实现与智能机器人发展。

  类比特斯拉造车历程,Neuralink目前处于开发第一代高端跑车Roadster阶段,距离推出第一款大规模生产的豪华车型Model S、第一款面向大众市场车型Model 3,尚有距离。

  未来Neuralink将继续迭代技术,创新更方便快捷、低成本、用户友好的脑机接口植入模式,通过强大工程能力,加速行业技术进步与应用落地。

  六、Neuralink引领脑机接口行业发展,致力实现人机融合,推动人类进化为全新物种。

  马斯克认为,宇宙视角下,所有人类集中生存在地球,很危险,是随时有可能熄灭的小火苗,为保留火种持续生生不息,人类需走出地球,走出太阳系,最终成为跨星系物种。

  在此过程中,AI将成为人类社会巨大变数,担心如果被邪恶独裁者或国家所掌控,将对人类社会带来灾难与毁灭,负面影响甚至超过、氢弹。

  马斯克主导成立Neuralink,初衷是与其让AI未来可能站在人类对立面,不如实现人类与AI结合,人脑与AI实现共生,让任何人都能拥有AI,掌握AI,不用担心某个邪恶的独裁AI。

  马斯克基于第一性原理,选择侵入式脑机接口路线,相比非侵入式路线,在信号采集质量、神经调控精度等方面优势显著,能帮助植入者恢复与增强更多人体功能,应用场景范围与发展的潜在能力更大。

  Neuralink成立前,脑机接口研究以大学、科研机构为主,大多数表现科研属性;Neuralink成立后,国内外大量脑机接口创业企业成立,开始利用商业化、产业化、市场化力量,加速推动脑机接口行业发展,让行业进入新阶段。

  Neuralink在侵入式脑机接口领域进行大量创新,加速技术发展与应用落地。Neuralink在手术机器人、植入式芯片、柔性电线、分析算法等方面,持续创新升级,探索更高效脑机接口方法;运用工程技术,将手术损伤降到最低,对植入者更友好;直接将柔性电极植入大脑皮层,获取更多信号采集通道,提升信号采集与解决能力,达到更好应用效果。

  2024年以来,Neuralink取得显著进展,成功完成2次人体实验,验证脑机接口设备安全性与可行性,希望2024年底前完成10名患者植入手术;近期宣布新的盲视Blindsight项目,旨在通过脑机接口技术,帮助失明患者恢复视力,展示该技术在神经修复领域潜力。

  Neuralink为代表脑机接口公司,不断取得突破性进展,标志脑机接口技术,正在从想象走进现实。未来10年,脑机接口行业将进入应用普及阶段,有望实现应用解决方案效果良好、多类解决方案走向成熟的目标。

  长期看,脑机接口技术有望成为人机交互终极形态之一,推动脑机接口向脑机智能进阶。人脑与AI结合,需要拥有高带宽的脑机接口,目前人类自身带宽受限。脑机接口设备,可理解成是为大脑制作的通用输入输出设备,将提供高带宽、高速率的脑机接口。

  脑机交互技术,可准确读取人脑信息,直接将意念传达给计算机,无需通过动作、语音等其他信号传递方式发送指令,甚至虚拟世界可通过脑机接口直接展示在人脑中,无需其他物理显示设备,有望成为人机交互终极形态之一,带来革命互体验升级。

  马斯克表示,Neuralink长期愿景,通过增加通信带宽,改善AI与人类共生。AI最温和情景中,一定要考虑AI在等人类吐出几个词时感到无聊。AI可以每秒太比特terabit速度通信,人以每秒比特速度通信,就像在与树说话。未来几年,脑机接口通信能力将以数量级速度提升,大大超过世界纪录,可能达到每秒100比特或1,000比特;5年后,可能达到每秒1Mb,比任何人通过打字或说话能实现的速度都要快。

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