BrainCo韓璧丞:翻越腦機接口技術的「三座大山」

2021-01-10 創業邦

編者按:「中國創新成長企業100強」是創業邦年度最重要評選榜單,旨在發現新時代浪潮下中國企業的創新力量,尋找有潛力的未來行業領導者。

文丨王賀

編輯丨孔露嬌

圖片來源丨受訪者

圖片設計丨李斌才

也許很多人不知道強腦科技,但一定聽過韓璧丞的名字。

作為首位就腦機接口技術接受福布斯專訪的華人科學家,韓璧丞與伊隆·馬斯克(Elon Musk)一同被美國媒體評為腦機接口領域五位創新者之一 ,還入選了2017年福布斯中國「30位30歲以下精英」、2017年《麻省理工科技評論》「中國35歲以下科技創新35人」。

2015年,韓璧丞在攻讀博士學位期間,創立了BrainCo強腦科技,並成為歷史上第一支入選哈佛大學官方孵化器「哈佛創新實驗室」的華人團隊。

在過去幾年時間裡,BrainCo強腦科技迎來了高光時刻:孵化項目BrainRobotics被列為十大腦機接口公司序列。智能仿生手是全球首個融合腦機接口與人工智慧的殘疾人輔具裝備。而公司研發的另一項腦電檢測技術,則成為首個列入美國宇航局推薦產品的華人智能產品設備。

這是一個腦科學領域的明星企業不斷創新的故事,也是一個創業者不斷成長和進化的故事。

給世界帶來變化

世界上沒有什麼永恆的東西,一切都在變化。

人類大腦裡860-1000億個不斷發出電信號的神經元組成密密麻麻的網絡,已經困擾了科學家們幾個世紀。不過,人們對這個神秘器官的認知已開始迅速增長。

時間回溯到2015年,韓璧丞的核心團隊剛剛成立。想要尋找一個巨大體量的平臺性事業。他們發現,腦科學非常值得去深入研究。

人類現在對於大腦的認知其實是停留在非常初期的狀態,任何一項對大腦的信息識別的儀器上的升級,以及對於大腦的認知上的升級,就會對很多事情產生巨大的增量和改變。所以,我們覺得做腦機接口這項事業,能夠給整個世界帶來很大的變化。」韓璧丞在接受創業邦記者採訪時表示。

事實上,從大學時代開始,韓璧丞便為腦機接口技術做足了功課。他通過機械工程專業接觸到了精密儀器,開始做醫療儀器方面的研究。在決定從事腦科學領域後,他發現,其實在腦科學領域裡,最重要的就是對傳統的腦檢測儀器進行升級。

Elon Musk現在做的Neuralink並沒有在腦科學領域裡面做任何的突破,或任何認知上的增強,他只是做了一個全新的儀器和全新的手術步驟,而這是現在幾乎所有腦科學公司首先要做的事情。」韓璧丞表示。

過去20年裡,腦機接口技術研究不斷取得突破,參與腦機接口研究的相關機構和科學出版物數量都大大增加。但在韓璧丞看來,腦科學特別是腦機接口領域相關論文中的被試人群很少,每篇文章只有20-30個人。

「以前傳統的儀器裡,比如腦電儀器也好,還是核磁共振、MRI這些儀器,其實使用起來非常複雜,比如檢測一個腦電信息,可能光佩戴、打導電膏採集到數據,直到最後摘下儀器,不算中間實驗過程,整個流程就要將近一個小時,而且非常的複雜,而且還要洗兩次頭,因為導電膏非常粘。」韓璧丞進一步指出,「因此,在使用傳統儀器的情況下,很難收集到大量人的數據,也無從談起深度學習,因為看不到一些真相。

深度學習是一個非常好的工具,可以找到很多大腦裡的真相,因此,對於韓璧丞和他的團隊來說,現在做的事情很大程度上是去改造腦檢測儀器。

「三座大山」

技術、量產、市場,不只是造車新勢力面臨的「三座大山」。

自2019年商業化以來,BrainCo強腦科技推出的兩款產品均成為了爆款。Focus專注力訓練產品銷量幾萬臺,BrainRobotics人工智慧義肢自2020年商業化以來,已經為數以百計的殘疾人安裝佩戴。

然而,兩款爆款產品背後,都蘊含著韓璧丞和他的團隊的艱辛與付出。

「其實我們在整個產品研發過程當中,包括現在,一直都在遇到巨大的困難,主要來自於三個方面。」韓璧丞說。

一是技術方面,腦機接口採集的無論是腦電還是肌電,都是極其微弱的信號。比如說腦電是一個正負50微伏(µV)的信號,它相當於一節五號電池的100萬分之一。

韓璧丞形象地描述了信號採集的過程:「採集這個信號,就像你在一個非常喧囂的大海面前,有很多人在嬉戲、玩水,有海鷗飛過,然後你現在需要聽到50公裡以外的一個蚊子煽動翅膀的聲音,並且你要判斷這個蚊子它是怎麼煽動翅膀,這個是我們在做的這個事情。」

韓璧丞認為,技術上的難度在於如果想大規模的生成這種儀器,大規模採集這種信號,如何保證能夠非常準確的採集到這種信號,那麼這是一個工程上、技術上的難題。對於BrainCo來說,其實前期做了很多材料學上的突破,就想找到合適的材料,能夠識別到這種非常微弱的信號。

在韓璧丞看來,第二個難度是量產的難度,是如何能夠高效的去採集、量產這種超級精密儀器,能夠讓這個產品的良率能生產幾萬臺,是想像不到的工程學上的困難。

「當一個採集的信號變得極其微弱、極其精細的時候,那麼標準化生產就變得非常有難度,我們日常生活中所用的電子器件裡面的信號,以及這種聲音的信號,可能是現在這個儀器信號的大概100萬倍,因為都是以微伏為單位的,所以說,這種信號的精細難度其實也是在整個生產過程當中給我們帶來了巨大困難。」韓璧丞告訴記者。

因此,BrainCo強腦科技在波士頓打造了一套小規模的原型機組裝流程,並且把這套流程搬到了國內,應用到了整個車間裡面。測試檢測的流程甚至比生產時還要更多。

如果我們的產品不量產,就難以積累大量的數據,無法完善我們的算法,我們可能就找不到真相,所以必須要大規模量產。」韓璧丞表示。

當前,Neuralink主打的侵入式腦機接口難以規模化生產。畢竟,以手術形式將電極或其他探測傳感器植入腦內直接接觸神經元,並形成商業規模的難度極高。綜合成本考慮,BrainCo強腦科技主打的非侵入式腦機接口是相對更容易實現商業化和規模化的細分領域。

然而,與同行的教育產品相比,Focus專注力訓練產品和BrainRobotics智能仿生手更像一個全新的品類。當兩款產品進入市場的時候,BrainCo強腦科技作為一家創業公司,還要肩負著教育市場的重要責任,產品的成本和難度都非常巨大。

因此,在市場教育方面,如何引導大眾接受腦機接口技術,成為了重中之重。

不久前,兩位來自麻省理工學院媒體實驗室(MIT Media Lab)學者的論文指出,使用Focus專注力訓練設備的測試者,比未使用者(隨機組)的測試成績大幅提升,接近40%。目前,全球已有很多學校與機構開始與強腦科技進行合作。此外,Focus專注力訓練設備通過了教育部學校規劃建設發展中心測評與論證。

韓璧丞認為,其實一切的教育都要用事實說話。「當中國有一千個,一萬個甚至是十幾萬個孩子成功提高成績的案例,當殘疾人看到其他殘疾人使用智能仿生手的時候,這才是最好的市場教育。」

「公司現在做的無論是智能仿生手,還是Focus專注力訓練產品,其實都是以前傳統意義上沒有的產品。以前市場上可能有一些假肢,但它是像開關一樣控制手的開和張,跟這種用這種意識控制是完全不同的。」韓璧丞指出,「所以,我覺得做腦機接口這件事情,其實從頭到尾,每天都經歷過巨大的困難。

未來的挑戰

當一個新生事物出現,只有5%的人知道時趕緊做,這就是機會。

近年來,全球商業巨頭,如特斯拉創始人馬斯克、Facebook創始人扎克伯格都開始布局腦機接口領域。未來,侵入式和非侵入式的腦腦現有技術,究竟哪種路線能夠代表腦機接口技術的未來?

「從腦機接口的實驗數據來看,絕大多數都是非侵入式的腦機接口,在有限的侵入式腦機接口的實驗室裡面,絕大多數都是在做猴子、老鼠等動物的實驗。在人身上的實驗其實少之又少,而且這些人絕大多數都是癱瘓病人。到現在為止,還沒有一個正常人的侵入式腦電數據。」韓璧丞說。

侵入式腦機接口技術採用簡單粗暴的方式,直接插進電腦採集信號,不需要算法,因為本身就已經能看到大腦裡邊的信號。因此,侵入式腦機接口技術一直努力解決的是重病患者的問題。

「對於非侵入式來講,它的難點在於如何採集到細微的信號,如何在材料學上和儀器升級上,就是突破能夠通過大量人體的乾淨的數據,做出更好的判斷。」韓璧丞表示,「所以,BrainCo強腦科技可能會堅定的去做非侵入式的腦機接口技術。

隨著腦機接口技術不斷進步。人們的認知能力有望大幅度提升,從而在學習、工作等活動中具有明顯優勢。然而,並不是所有人都有實力擁有這項技術,腦機接口技術恐將加劇不平等。

「首先,是否購買或擁有這項技術,取決於需求和效果,腦機接口技術是一個新興需要普及的技術,能夠解決真實場景中的一些問題。其實,這項技術本身是一個剛需,但當人們沒有見到它,或沒有人認識它的時候,說明人們覺得這並不是一個看得到的需求。」韓璧丞表示。

「回到大概二十多年前,當第一個大哥大出現的時候,可能沒有人覺得電話是剛需,只是那些萬元戶用來炫耀的工具。回到20年後,現在沒有任何人能夠離開手機,都必須和手機生活在一起。」韓璧丞指出,對於腦機接口技術來說,其實並不是誰能擁有、誰不能擁有的問題,而是在於,人們在整個歷史的現實當中認知增強的過程。

那麼問題來了,如果每個人都通過腦機接口技術達到近乎相同的水平,每個個體之間的差異又將如何區分?

在韓璧丞看來,人類是由大概兩萬個基因編譯而成,人類大腦的神經元的數目也都是860億個到1000億個,在同一物種下,還能誕生形形色色的人。就算加上一個放大器,人和人之間的差異其實也會放大,不會趨同。「有了腦機接口技術,其實我們不會造出一個種群裡完全一樣的人。相反,我們會看到一個種群裡更加不同的一群人。

誠然,距離普惠大眾,腦機接口技術還有一段很長的路要走,與很多新技術一樣,腦機接口技術面臨的倫理挑戰。一旦每個人都用意念交流,語言、文字恐將逐步消失。

「有個女孩可以和郎朗一起彈鋼琴,用意識控制假肢,她彈琴的速度能跟得上郎朗的節奏,其實我已經對她的電機進行了限速,她的電機可以快十倍,未來她一定可以彈得更加完美。」韓璧丞表示。

「腦機接口技術在未來一定可以拓寬人類的帶寬,讓人類彼此之間有更強大、更快、更好的交流。」對於腦機接口技術的未來,韓璧丞十分期待,「比如女朋友問你什麼感受?其實我很難表達我的感受,如果我有一個腦機接口技術,可以瞬間把我一天的情感全部告訴她,她可能一秒鐘就懂了。」

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