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脑机接口重大突破,马斯克和清华团队谁更牛?

咱就说,真的有这么巧合吗?

1月30号,马斯克刚刚宣布脑机接口获得了突破,紧跟着过了8个小时以后,清华大学官网同样也发布了一条新闻,也就是说,几乎在同时踩着一个时间节点,双方都发布了最新的脑机接口动态,而且都宣布获得了突破。

难道说我们和老美之间的科技竞争真的已经激烈到争分夺秒的地步了吗?那么问题来了,他们两家到底谁的技术更牛,谁更领先呢?

下面我就把他们的技术方案和应用效果给你们简单对比一下。

目前在脑机接口这个领域呢,有三种主流的技术方案。

第一种是非侵入式设备,这种技术方案最常见就是一种像头套一样的电极帽,戴在头上不需要侵入大脑,只需要通过贴在头皮上的电极片就可以对大脑的信息进行记录和解读。这种技术虽然无创、安全性高,但是信号质量非常差,因为它隔着头皮和头骨,所以特别容易受到干扰,那么相应的应用场景就比较有限。

那第二种就是侵入式设备,也是马斯克所采用的技术方案,这种方案的难度系数是最高级别的,因为它需要侵入到大脑的内部,所以整个流程非常复杂。首先就是在病人的头骨上先开一个小孔,然后把脑机接口镶嵌到孔洞里,马斯克的这个脑机接口叫做N1,只有硬币那么大小,最关键的一点就是它里面的一个芯片上还带有64根导线,你们能想象到这个导线有多细吗?只有头发丝的1/10粗细,而且每一根导线前端还带有16个采集信号的电极,那么合计下来,每一个植入的芯片上。都带有1024个电极,这叫一个电极阵列。而且马斯克开发的第一个版本最多可以插入3072个电极,用来收集信号。当然这还不是最厉害的,最难的是要把这些比头发丝还细的导线插入到大脑皮层里,而且在插入的过程中还不能破坏周边的毛细血管,这么精细的手术,人工是没有办法实现的。所以呢,马斯克还专门为此研发了一个手术机器人,叫做r1。

马斯克之所以选择这种高难度的侵入式技术方案呢,就是为了获得更纯净、更直接也更为深层的脑电信号。但是这套方案的缺点也非常明显,除了难度系数高以外,它的临床风险也非常高,因为需要开颅,在头骨上打孔,所以手术过程中会有很多的不确定因素,还有当导线侵入到大脑以后,可能会引发人体的免疫反应,生成疤痕组织,导致电机的信号质量衰弱,最终对人、对设备都会造成影响,这就是侵入式的技术方案,优缺点都非常明显。

那么我们再来看看第3种,也是清华大学选择的技术方案就是半侵入式,也叫介入式。这套方案植入的脑机接口也非常的小,小大概两个硬币的大小,通过微创手术把它们放在头骨内部,电极覆盖在硬膜外,也就是说脑机接口只是放在了大脑和头骨之间的缝隙内,不伤害也不侵入大脑,所以叫做半侵入式。这个脑机结构和马斯克的N1相比,还不带电池,非常轻薄,是通过体外机隔着头皮和头骨给体内机供电,并接受脑内的神经信号,主要采用了进场的无线供电和通信技术。这套方案虽然采集的脑电信号没有马斯克的那种侵入式的强,但是获得的信号强度和分辨率足以满足正常的功能使用,而且他的手术难度比较低,创伤小,易康复,同时呢,又降低了人体的免疫反应,所以相对来说是一套非常好的折中方案,特别容易落地。

早在去年的10月24号就已经完成了首例临床植入试验,让瘫痪了14年的病人通过三个月的康复和训练,就可以通过脑电活动,也就是意念来驱动手套,从而实现自主喝水的脑控功能,而且患者抓握动作的解码准确率甚至超过了90%,说明清华大学对脑电信号的解析非常准确。另外,他们的第二例植入手术也已经于12月19日在天坛医院完成,目前病人康复中,总体上来说临床应用的效果非常不错。那反观马斯克的技术方案,落地就要延迟一些。

马斯克的脑机接口公司new link2016年才成立,2019年开发了手术机器人,2020年8月份才研发出脑机接口的N1,并用三只小猪进行了直播演示,2021年又植入给猴子用意念玩游戏,直到去年2023年的5月份才获得FDA人体植入试验的批准,而且到他发消息的前一天,也就是1月28号,他们的首例人体植入手术才刚刚完成,病人呢现在康复中,所以它的安全性和有效性还没有拿到最终的结果,也就是说在应用层面,马斯克的方案要滞后一些,好了,这就是两个方案的基本情况。

说到这里呢,估计很多人会认为马斯克的技术最牛最先进,那下面呢,我就来谈谈个人的一些看法。

我发现现在很多人,还有很多媒体会自动的给马斯克加上一层光辉的滤镜,会刻意的去抬高和吹捧它。就拿这件事情来说,马斯克发文的原意是指他们公司不再做动物实验了,已经做了首次人类植入。但是你们看看那些媒体的标题,已经被宣传成什么首次人类大脑芯片植入,什么人类首次接入脑机接构芯片等等,好像这个事情是马斯克开创的一样。

你们要知道,脑机接口它不是个新技术,上个世纪70年代就已经确定了这个领域。甚至早在1978年,威廉多贝利就在一位盲人的视觉P层上植入了一个68电极的阵列,让患者通过摄像机成功的再次看到了图像,而且在美国本土也有很多的脑机接口公司,其中black rock就比马斯克的公司先行很多,他们早在04年就完成了人类芯片植入,我们国内在2020年浙江大学也已经做了脑机接口的植入做手术,让一位72岁的瘫痪老人可以通过意念操控设备来完成吃喝。

也就是说,在三年前,浙江大学就已经悄悄完成了马斯克的第一个目标,让截瘫病人可以操控设备。所以马斯克不是先驱者,只是后来者,甚至是模仿者。他的公司16年才刚刚成立,而且他的技术方案选择也不是自创的,是参照了1992年犹他大学发明的“犹他阵列”。只是他将硬质电极变成了柔性电极,把100个电极提升到了1024个,再加上精密的手术机器人,这才是它的创新点。但是很可惜,在这个方面,中国的研究团队要比他强大很多。比如植入的电极数量,上面提到的马斯克的脑机接口N1,可以最多植入3072个电极,但是武汉的中华脑机利用高密度的封装技术和盗焊工艺,可以把这个数量提升到65536个,是马斯克产品的20多倍。还比如马斯克的柔性电极导线很纤细,是头发的1/10,但是上海洁梯医疗做的超柔性微纳电解比马斯克的导线又细了7~10倍,而且更加的柔软,已经达到了人体细胞都难以感知的地步,这样就可以避免身体出现免疫反应,所以从柔性和纤细上来说,比马斯克的产品要先进很多。而且洁梯医疗也开发出了自己的手术机器人,那类似这样的高新技术国内还有很多,比如老虎科技用蚕丝蛋白包裹电极等等。当然这里并不是说马斯克的产品不行,只是说在脑机接口这个领域,中国并不比美国差,虽然我们起步晚了几年,但是最近10年基本上已经赶上,而且全球专利数量这几年我们申请的更多,所以没有必要去小瞧自己,妄自菲薄。

马斯克的方案确实很牛,也很疯狂,他在为人类探索更高等级的可能,但是风险也真的很大,为什么FDA两年的时间都没有给他批准人体实验,因为他的猴子死了,总共23只实验猴死了15只,说明马斯克的方案存在巨大的潜在风险。

FDA就曾经对它发出几个灵魂提问,比如镶嵌在头骨上的N1,它里面装的锂电池会不会短路?锂电池的威力大家都知道,这还是装在头骨上,风险有多高?还有如果N1脱落,会不会掉到脑袋里?相关的材料能不能保证用到10年以上?这些都是风险。所以马斯克的脑机接口未来能发展成什么样,大家都不知道,最起码现在不知道他所描绘的那些把什么意识上传到云端、数字永生以及把知识倒输给大脑。这些目标在我看来和他的火星计划是一个难度系数。

要知道大脑有860多亿个神经元,想要对脑活动有比较清晰的认知,起码需要同时记录十万量级的神经元,那如果想进一步获得更好的商用效果,更是需要达到百万级别,而我们现在才刚刚做到千级和万级的数量,根据脑机接口的摩尔定律,2010年以前记录的神经元数量是每7.4年可以翻一倍,那现在可以做到3年翻一倍,那你们可以想一想。千级达到百万级还需要多少年?而且就算达到了也只是刚刚入门,所以马斯克的计划真的很遥远。但是马斯克需要这样的方案,他需要遥远而又宏大叙事的目标,因为资本需要,所以说到底,他虽然是个科学狂人,敢于探索,但他本质还是个商人。

最后我想说,马斯克对脑机接口最大的贡献,就是用他个人的流量向全球宣传和普及了脑机接口。好了,这就是今天的内容,下一节再给你们说一个我认为比脑机接口还牛的生物技术。

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