我国脑机科学市场规模将达到1250亿?

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资讯来源:广东医谷
发布时间: 2022-01-28


导读

埃隆·马斯克创立的脑机接口公司Neuralink即将进行人体医疗试验阶段,看到这个消息,评论区爆炸了,脑机接口到底可不可行?到底有没有市场呢?


1. 理想丰满,现实骨感(技术壁垒)——听起来厉害,实际上做不到!

2. 双向控制,极度危险(伦理问题)——你能控制机器,机器也能控制你!

3. 国外创新,国内焦虑(市场分析)——科技老在创新,市场跟得上吗?

前几天,一则新闻上了热搜:钢铁侠——埃隆·马斯克创立的脑机接口公司Neuralink目前正在招聘临床试验主管。


也就是说,人工智能微芯片植入人脑这个技术,要开始临床试验了!可能有生之年,我们可以全靠脑力操控玩游戏,甚至“脑死亡”也有希望改变,人类真的有可能“永生”!


脑机接口 (Brain Computer Interface)简称:BCI ,指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接,实现脑与设备的信息交换。


2020年8月29日,埃隆·马斯克的脑机接口公司找来“三只小猪”向全世界展示了可实际运作的脑机接口芯片和自动植入手术设备。


就在前几天,《Science》杂志上发表了一项研究,通过在5位癫痫患者接受非侵入式脑机接口治疗,可为其重建能够听懂的单词和句子,这一研究对于失语者等无法自主发声的群体有着重要意义。


无独有偶,顶级期刊《柳叶刀》上,脑机接口技术帮助一位四肢麻痹患者,通过外骨骼实现了行走愿望。


国内,致力于研发侵入式脑机接口设备的脑科学公司Neura Xess 脑虎科技完成总额达9700万的天使轮及Pre-A轮融资,这轮融资由盛大陈天桥和沈南鹏创立的红杉中国种子基金领投,涌铧投资、联新资本、脑智创联跟投。


但是脑机接口这个技术,可不是一般的技术创新,想想跟脑子、意念有关,就不能随意看待。果不其然,新闻下面的评论区,不满之声成片。



1. 理想丰满,现实骨感(技术壁垒)

听起来厉害,实际上做不到!


脑机接口的技术分为两类:侵入式和非侵入式。侵入式就是比如在人的大脑里面植入芯片控制,非侵入式,比如戴上可以采集脑电波的头盔或帽子。


听起来似乎非常牛皮的技术,只靠一枚硬币大小的芯片,就可以实现人机共生,但其实操作起来很麻烦


如果想要体验脑机接口技术,需要先洗干净头发,戴上脑电帽,再让工作人员往脑电电极与头皮接触部分注入导电胶,导电胶干掉后还需要重新注入,整个过程非常繁琐。


其次,使用脑机接口设备十分耗费脑力。一位参加此次脑控赛事的选手表示,由于在比赛过程中环境嘈杂,需要选手注意力非常集中,以让脑电波信号被脑机接口设备检测到,所以一段时间后大脑会感到很疲惫。


哪怕在暂时不考虑成本的情况下,创新技术的初衷,是为了智能和便捷省力,如果既不便捷,又不省力,那么就算这个技术在高超,也没有操作性。


如果说,脑机接口最先也是最主要的应用领域是生物医疗,那么应该能救助很多脑疾病人吧?


马斯克称,脑机接口技术将能解决包括失眠、抑郁、健忘等在内的诸多脑部疾病问题。但专家认为,以目前的技术水平来看,这还是遥远的未来。


电子科技大学四川省脑科学与类脑智能研究院院长尧德中表示,脑机接口用于脑部疾病治疗,前提是把脑部疾病的致病机制和机理搞清楚,这样才能破解大脑信号背后的意义并进行有效干预。


“人类开展神经科学和脑科学研究已有上百年,但很多机制还远远没有搞清楚,这个过程不可能一下子发生天翻地覆的突破,肯定是循序渐进的。”


此外,“读”信号难,但“写”信号更难。脑机接口是一个交互过程,不仅要读懂脑信号,还要能进行干预和治疗。


专家分析,“读”和“写”背后涉及的神经解码和编码机制仍然是一个“黑箱”,科学家对这个问题的了解还处在非常初级的阶段,积累很少。


诸多工程技术也需突破,比如植入材料的生物兼容性问题。之前,科学家也遇到过植入设备被人体或实验对象慢慢排斥,并导致采集的信号衰减等问题。


另外,脑机接口系统带宽不足,难以支撑未来脑机之间高速通信的需求,也是脑机接口可用性发展路上的重大瓶颈。


真就是理想很丰满,现实却很骨感,脑机接口技术的出现,是小孔里的一缕光,真正要光芒普照还需要砸墙劈瓦的大工程。




2.双向控制,极度危险(伦理问题)

你能控制机器,机器也能控制你!


“你能控制机器,机器也能控制你!”


这句话,不是没有道理的。


1.安全性


“侵入式”光听名字就知道有可能会带来巨大的创伤和风险。


在植入电极过程中可能会使大脑组织产生局部机械损伤。参考深层脑技术(DBS)数据来看,脑部手术有2%~4%的概率产生脑部大出血和2%~6%的概率发生感染。术后植入电极还可能带来排异反应,引起脑组织损伤。


另外,电极植入后的使用时长也还没有可靠数据。虽然有记录显示电极植入五年后仍能继续运作,但是电极的包装、腐蚀、迁移预定位置等问题都有待深入研究。


那有人说,用非侵入式不就可以了么?


是的,在众多采集大脑信号的技术中,脑电技术成本较低,信号的时间分辨率较高,在脑机接口中使用更为广泛。比如在神经反馈训练、使用脑机接口控制外界机械臂中,多采用非侵入式头戴设备采集人脑头皮电信号。


但是,非侵入式技术的质量和准确性是大打折扣的。


相比非侵入式脑电设备,比如菲尔·肯尼迪(Phil Kennedy)曾经使用侵入式电极信号收集数据,如利用皮层脑电P300信号响应获取信号来解析,可以更加精确有效地实现交流。


还有一些技术比如人工器官,则是需要使用侵入式技术才可以实现相应功能。


如果用不精准的技术来实现,貌似失去了用这项技术的意义,但是高精准度高质量,又实在是太危险了,脑神经可不是开玩笑的,一出错谁知道会出现什么状况,植物人,甚至死亡,都是有可能的。



2.伦理问题


伦理一直是科技发展路上一个很敏感的问题。


此前已经有一些动物保护组织抗议马斯克的脑机接口研究,马斯克会选择智力水平较低的猪作为展示,可能也是和猪的伦理争议更低有关。


不仅如此,脑机接口还关系到隐私、知情权利、社会公平公正、以及对人类社会的冲击等诸多问题。


既然人脑和机器双向操纵,那人类的意志必定会和数据转换、编写和存储挂上联系,这就涉及到这个技术会不会侵犯到人的隐私,毕竟人的思想真的是隐私问题中最敏感最重要的一环了。


如果真的把人脑和机器连在一起,真的发展到那样一个地步,那么可以说这个人的思想几乎就毫无隐私可言。


《中华人民共和国执业医师法》第二十六条“医师应当如实向患者或者其家属介绍病情,但应注意避免对患者产生不利后果。医师进行实验性临床医疗,应当经医院批准并征得患者本人或者其家属同意。”


残障人士(如闭锁综合症患者)等是脑机接口的重点应用对象之一,那就将面临知情同意权的问题。那么在应用脑机接口技术前,怎样保障脑疾患者的自主权呢?在技术应用过程中,怎样正确解释应用对象的意愿呢?


人脑区别于机器,但是在很多方面是不如机器准确和快速的,那么如果一个人大脑连接了机器,他在数学运算、信息处理方面很有可能也会依仗于机器,那么和没有植入芯片的人相比,在竞赛等等问题上是不是就会有失公允?严重的甚至会扰乱社会秩序,引发社会矛盾。


还有,我们人之所以区别于机器,就是因为我们的感情,我们的意志,思想,文化的存在。这些很大程度上是由每个人的逻辑差异所产生的。


如果人脑真的被机器所侵入,那我们人与人之间还会不会如此的不同,世界还会不会这样的精彩纷呈?


这样看来,脑机接口在给我们带来惊喜的同时,也会给我们带来很大的隐患!



3.国外创新,国内焦虑(市场分析)

科技老在创新,市场跟得上吗?


脑机接口前景如何?


下图是预计的未来脑机接口市场规模。

数据来源:量子位脑机接口深度行业分析报告


专家分析预测,到2040年,我国脑机接口综合市场综合规模将达到1250亿,GAGR 26%。设备市场规模达560亿,GAGR21%。可用场景增加为关键推动力。


可见,脑机接口前景是大好的,但是,现实中存在的问题太多太多了。


比如,由于行业特性,脑机接口行业的进入门槛极高。


目前,全球各玩家都还处于在各自的细分市场寻求生存的阶段,致力于将自身的脑机接口产品调节至性价比较优、能够充分创造需求的状态。能够有效整合技术、工程、产品及产业能力公司、跨越初始门槛的公司就已具备了相当的竞争优势。


在了解中,人才和资本能力成为公认的行业门槛。此外,基于不同公司所在的细分市场,还会有特定的要素,如消费娱乐领域所需的需求感知,渠道建设,以及医疗领域所需的医学背景,临床试验、器械资质等。


图片来源:量子位脑机接口深度行业分析报告

再看国内产业链。


芯片领域可以视为我国脑机接口产业链目前最为脆弱的环节,受制于德州电气(信号处理芯片TI AD1299)、意法半导体 (程序控制单片机STM32)等国外厂商。


AD1299+STM32的高端组合方案,甚至会直接阻碍国内高端脑机接口厂商的顺 利出货。在国内消费级领域,产业链上游(芯片及供应商)甚至可以视为仅包括神念科技一家。


不光是企业,2016~2020 年,中国在脑科学领域的主要论文发表机构以医学院为主,高校和科研院所的论文发表量偏少。


数据来源:Web of Science,2021 年 2 月


2016~2020 年,中国在脑科学领域的专利申请量总体偏少,与美欧发达国家相比尚有很大差距。在前 15 名(Top15)专利申请机构或个人中,科研机构为中国贡献了 71.8%的专利量,企业贡献了 21.4%的专利量,个人贡献了 6.8%的专利量,这充分说明中国在脑科学领域的研究仍以基础研究为主。


数据来源:佰腾(baiten),2021 年 5 月

数据来源:佰腾(baiten),2021 年 5 月


我们了解到,在脑机接口行业,医疗康复行业融资额明显高于其他市场,国外更为突出。但目前各公司仅能专注特定疾病,癫痫、帕金森、抑郁症等成为国内外重点关注市场。


一方面是由于我国技术落后,在需要侵入式的医疗领域,目前大多停留在实验室。另一方面,出于对高风险长周期的担忧,国内目前并无专攻癫痫等领域的脑机接口公司出现。


其中,脑起搏器技术(DBS)运用电刺激的方式干预大脑的功能,已经被广泛应用于帕金森等脑疾病的临床治疗,是脑机接口在医疗领域的有效尝试。未来也可能被应用于癫痫、抑郁症等领域。


目前,瑞金医院正在将尝试将该类技术结合脑机接口应用在抑郁症治疗上,以脑机接口监视其日常状态,并在必要时进行刺激调节。该临床项目目前已在7位抑郁症患者上取得了良好效果。


图片来源:量子位脑机接口深度行业分析报告


由于我国脑机接口领域还主要出于对欧美的模仿阶段,据业内人士估算,我国脑机接口领域与欧美的差距在3-5年。


总的来说,国内脑机接口行业市场,分析总结一下主要是以下几点:


1.现有市场规模相对有限,仍需进一步催熟潜在场景或挖掘新的高潜场景。B端科研设备售卖对应的总消费量有限。在睡眠、注意力检测、解压等C端场景,受认知度、价格、心理偏差等影响,消费者整体接受度有限。


2.由于研发成本过高、我国脑机接口产业链高度不成熟,缺乏专有供应商。芯片等关键环节受制于特定厂商。政府、高校、医疗机构、销售渠道的合作成为重点。行业开放体系及标准化模组出现,有助于场景挖掘与需求培养这一关键行业驱动力成熟。其他驱动力包括全产业链协调、产品化及工程化及底层技术进步。


3. 由于现有行业规模与盈利水平有限、技术门槛较高、国内玩家较少等原因,现有市场竞争尚不激烈,但未来各厂商可能在芯片、核心算法等关键技术领域,以及消费级医疗康复市场上形成竞争。


虽然,脑机接口之路上有着重重阻碍等待着我们,但是先驱者们的步伐从未停滞,未来如何,我们翘首以待!