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脑机接口大盘点:从科幻到现实,谁在引领这场“读心术”革命?

硅谷10138:44

Transcription

想象一下,你全身瘫痪,脖子以下完全动不了。眼睛能看,大脑能思考,但是你就是没法告诉别人你在想什么。这就是Noland曾经的样子。

2016年,一次事故让他肩膀以下全部瘫痪,无法动弹。但是现在,他变成了这样:他能玩《文明6》、下国际象棋,甚至比普通人用手操作电脑还快。他没有动手、没有动脚,甚至眼睛都不用看键盘。他只是想了一下,电脑就动了。这不是科幻电影,这是2024年真实发生的事情。

Noland Arbaugh的生活有这么翻天覆地的变化,是因为他在去年接受了马斯克旗下脑机接口公司Neuralink的脑机接口芯片植入。

那么到了2025年,脑机接口这个听起来像是《黑客帝国》里面的技术,正在从实验室走向现实。就在前不久,Neuralink宣布,截止到现在,已经为13名患者植入了脑机接口设备。他们就像Noland Arbaugh一样,可以用“意念”打字、浏览网页、玩游戏。

尽管Neuralink是脑机接口这个领域最知名的公司,但是这个领域也正在变得热闹起来。一批老将和新秀奋起直追,非侵入性和微创路线的项目也在悄然崛起。包括OpenAI的CEO Sam Altman在内的不少大佬也已经入局。可以确定的是,全球脑机接口的市场正在爆发式地增长。而根据报告,仅仅在美国,脑机接口的市场规模就可能达到4000亿美元。而这可能只是开始。

这个视频我们就来聊聊,脑机接口这个可能改变人类未来的技术,到底走到哪里了?一年半前,我在波士顿探访的哈佛大学脑机接口实验室项目,如今技术有什么新进展?(不好意思,扯断了,这更体现我们材料的柔软性。)谁在领先?谁可能弯道超车?这样的技术什么时候能对普通人开发呢?

首先,我们就来说说脑机接口的原理。在聊如今的主要大玩家之前,我们需要理解脑机接口到底是什么。

脑机接口,英文全称叫Brain–Computer Interface,简称BCI。简单来说,脑机接口就是人脑和外部设备之间建立一条直接的通信通道。它绕过了我们传统的神经-肌肉-感官系统,让大脑可以直接“对话”机器。

打个比方,我们平时用电脑,需要通过用手指敲键盘、移动鼠标来实现操作。但脑机接口技术,就能让你跳过这个中间环节,直接用“想”的就能够控制电脑。这不是读心术,而是通过捕捉大脑发出的信号,然后用这些算法把信号翻译成机器能理解的指令。

它是怎么做到的呢?想象一下,你的大脑里面有860亿个神经元,每时每刻都在“说话”,也就是通过电信号交流。那你现在能够看到我们这段视频,理解这些概念,本质上就是你的神经元在放电。

脑机接口的工作原理其实很简单。

第一步,采集信号:通过电极或者超声波记录神经元的活动,就像在大脑中数以亿计神经元组成的聊天群里安装了一个高精度的监听器。

第二步,解码信号:用AI算法翻译这些信号,理解大脑想干什么。比如说当你想移动手指的时候,运动皮层的特定神经元就会按照特定模式放电。AI学会识别这个模式就知道你想做什么。

第三步,输出指令:把解码后的指令发送给外部设备,电脑光标、机械臂、轮椅,甚至未来的人形机器人。

第四步,反馈闭环:最先进的脑机接口还会反向工作,设备执行动作后会把反馈信号传回大脑,形成交互式的闭环系统。比如说脑机接口操作机械手抓起了一个杯子,大脑能够感觉到触感和重量。这就形成了一个完整的闭环。

那么脑机接口“能做什么”我们已经知道了,但是“怎么做”是个大问题。因为这涉及到在人类最重要且最脆弱的大脑上开洞植入芯片。最不可忽视的就是它的安全性。所以脑机接口也发展出了三大技术路线,在安全性还有性能之间做出了不同的权衡。

第一类就是非侵入性。好处就是最安全,但是坏处是信号最弱。这类设备就像一顶“读心帽”,戴在头上就能用。工作原理就是通过放置在头皮上的电极,检测大脑活动产生的微弱电信号。优点在于完全无创,不需要手术,使用方便,即戴即用,价格也相对便宜,消费级的才几百到几千美元。缺点也很明显,信号非常的微弱,就像隔着一堵厚墙听音乐一样。精度低,只能做一些简单的控制,还容易受到头发、汗水和外部电磁场的干扰。

目前市场上不少脑机接口产品也采用了非侵入式的方案。它的简单易用适合消费级的场景,但是它的效果也遭遇到了一些专业人士的质疑。

“我们要尊重物理事实。大脑是这样,每个神经元它处在的频率的带宽是大概300到3000赫兹这么一个范围,更重要是在3000赫兹这个范围了,就是它的Neuron(神经元)的动作电位Action Potential。我们大脑的颅骨和大脑表面那层膜,它是一个非常好的Low-Pass Filter(低通滤镜),所有高于40赫兹的信号全部都被过滤掉了。你若是非侵入式的,从物理的本质上来讲,你就得不到单个神经元的信号,你得到的是average(平均)的一个结果。我们的颅骨是一个非常完美的绝缘体,所以我们大脑里面发展的电信号绝大多数都被这个颅骨给遮挡住了。所以我们打个比方的话,大脑里面相当于是里面在进行一场交响乐,你大脑所有的思维就是非常精彩的交响乐。而我们的颅骨就是这个音乐厅。你在颅骨的外面放上电极,从非侵入的方式来测量大脑的电信号,就相当于在一个音乐厅的外面听交响乐。不管这个交响乐有多么精彩,不管你在音乐厅外面放上的麦克风、收音设备有多么的高级,因为隔着这个音乐厅,你最终听到的信号都是一个非常微弱的、非常混杂的信号。这就是现在非侵入式的脑机接口它所面临一个问题,就它一直没法得到高精度的以及高带宽的信号。”

然后还有第二派别的中间路线,叫做“半侵入式”。

半侵入式是一条“中间路线”,需要开颅,但是电极只放置在大脑表面或者硬膜外,不穿透脑组织,或者通过血管植入。优点是信号质量比非侵入式好,但是风险比完全侵入式会略低一些。缺点则是通道数相对较少,性能不如全侵入式。但这个派别有点尴尬,因为我们的嘉宾就告诉我们,其实最高的风险就是开颅手术,但是打开之后又不深入去采集数据,就像你去买票听音乐会,进了音乐厅,但是却坐在了最后一排。

“侵入式的脑机接口市面里面分两大派,一派实际上它叫Surface Brain-machine Interface,另外一派叫Depth Brain-machine Interface。当我们把颅骨拿掉之后,我们把大脑展现出来之后,你可以选择把电极贴在大脑的表面进行电信号的测量,也可以选择把电极插到大脑的里面进行信号的测量。贴在大脑的表面好处是保证大脑结构的完整,但它带来的坏处是,大脑的电信号实际上都在深度。所以说你依然会有你在音乐厅里面听音乐的问题,只不过现在你进入到音乐厅里面了,但你是坐在音乐厅的最后一排。你坐在最后一排,拿着最好的麦克风,和你坐在第一排,拿着比较差的麦克风,到底哪个得到的效果更好?这是大家正在讨论的一点。而深度电极相当于把电极插进去,插到真正每个产生电信号的神经元细胞旁边,得到最第一手的、最精确的、最高通量的信号。通过这种方式来最完整地还原大脑的想法。这是侵入式脑机接口里面分的两个流派。”

所以开颅之后怎么去收集数据,要进入多深,这是行业目前在积极探讨和寻找解决的关键点。

所以我们再来看看第三派,也就是侵入式脑机接口。顾名思义,侵入式的这类设备会直接刺入大脑皮层,和神经元“零距离接触”。它通过微小的电极针直接插入大脑组织,记录单个神经元的活动。优点是信号强度高,就像听高清立体声一样,而且精度极高,可以实现复杂的控制,带宽大,能够传输更多的信息。而缺点则是需要开颅手术,风险高,电极针长期植入可能会引起排异反应,甚至造成感染。电极有可能会随着时间降解。

这块还有一个问题,就是植入的材料。

“这个大脑,特别是一个活体大脑,你如果有可能见到的话,它是个非常柔软的组织,它就像个豆腐一样。但是所有金属的或者是硅基的探针,它都非常坚硬,它就像一把钢刀。所以你把这个东西插进这个大脑,而大脑其实是无时无刻地不在活动的。首先电极就会像钢刀一样,在微尺度下切割大脑,不仅造成了长时间的力学的损伤,并且会使得电极在大脑内部进行漂移。漂移的结果就是使得你不能够测,即使你能测到神经元信号,你也不能够稳定地测量来自同一个神经元信号。另外一方面就会造成大量的免疫排异反应。在大脑里面的免疫排异反应,随着时间的推延,在植入器件的这个地方,就会造成神经元的凋亡,同时会造成大量的免疫细胞的增生。然后最终就会使得你一开始能测到的Single Unit Action Potential(单一神经元动作电位),慢慢你就测不到了。而对于病人有这种深部脑电极,叫做Deep Brain Stimulator Implanted (已植入深部脑刺激器),每过几个月,甚至一年的时间,你都需要重新改变你的stimulation的location(刺激的位置),有效地去治疗这个疾病。因为它也会造成大量的深度脑组织的损伤。”

为了避免柔软如豆腐的人类大脑被植入的电极和芯片反复地切割,材料就一定要软。刘嘉教授就带领团队做出了突破,和叶天阳博士一起创立了Axoft。他们认为把硬材料做到极薄,它就能够变软,就像厚厚的铁块打成锡纸就能够随便弯,厚塑料板变成保鲜膜就柔软多了。这一发现立刻启发了整个行业。Neuralink等公司也是用上了类似的思路,因为更薄的导线更柔软,不容易伤到脑组织。

不过新的问题也来了,电极太薄就容易断,断了还有可能会拔不出来。而且太薄的材料就容不下太多的电子元件,想要增加通道数,那就得多插几根电极。于是就有了Neuralink那台复杂的“缝纫机”手术机器人。这个机器人我们之后会详细地讲到。

所以刘嘉团队接着往前迈了一步,与其把硬的材料变薄,不如直接造一种天生柔软又坚韧的新材料。他们用了一种特别的高分子材料,既像橡胶一样有弹性,又能够抗体液腐蚀,还能够承载更多通道,并且可以反复地插拔,不易断。

“其实你若真的看过那材料,几乎你是肉眼都很难看到的。所以说它就算植入到大脑里面,断里面其实也没关系。但是在临床上这是完全不可接受的。这是第一。第二就是整体的器件它不具有可扩展性。我可能每个器件上就只有10个传感器。我要植入1000个电极或10000个电极,我要植入100个脑探针,或者是1000个脑探针。所以就是为什么Neuralink非常重视它那个手术机器人,因为它需要植入很多很多脑探针,才能达到他想要的通道数目。原因还是这个原因,你用一个非常硬的材料做到非常薄,然后去做脑机接口,它每一个脑探针上的通道数就是非常有限的。你如果是要想扩展它的通道数,你就要集成更多的材料,更多的器件到一个脑探针里面,它就又变硬了。然后它变硬了之后,所有的问题就会回来了。所以真的要解决这个问题,是需要发展真正的柔性的电子材料才能解决这个问题。”

而刘嘉教授就告诉我们,在斯坦福的时候,他就专门花了很多时间去研究这个问题,然后真的就让他们找到了一款特别的光刻胶。

“而我们的材料,你可以想象它是一种橡胶,你去拉伸,它是有弹性的,跟橡皮糖似的。是的,我们的大脑实际上也是一个有弹性的材料。我们大脑在我们呼吸的时候是不膨胀的。(不好意思,扯断了,更体现我们材料的柔软性。)而我们这种材料,它因为是柔性的,它具有弹性,同时它表面是非常舒滑的。所以在你的手上刮过的时候,是完全没有任何切割的感觉。所以我们经过这些对比之后,我们觉得我们的材料相比现在市面上经常使用的聚氰亚胺材料,是一种更适合用来做脑机接口的材料。也正因为如此,我们以这个材料为基础,制作目前市面上最柔软的脑机接口。它是非常柔软的,它依然会像正常的电子材料一样performance(运作)。传统的很柔软的材料,为什么不能拿来做光刻,不能拿来做这种脑机接口呢?因为当一个材料非常柔软的时候,你可以想象它为什么柔软,它其实叫做玻璃化转变温度是小于室温的。你可以想象它在室温下其实是一个交联的液体,或者是说它就是一种大孔的交联的一种材料。它就很容易被这种多层光刻的时候产生的溶剂,使用的有机或者水溶剂把它给溶胀。它就不能达到非常精准的光刻的目的。另外一方面,我们体液里面的盐溶,这些离子都很容易侵蚀它,慢慢地这个电子器件就全部都失效了。我们最终做到就是说,找到一种从化学角度来讲,怎么解决这个问题。如果要一个弹性体或者是一个柔软的材料,它既能够拿来做光刻,能够克服所有的水溶剂或者是油性的溶剂,同时它能够不让离子对它进行侵蚀,其实从化学角度来讲,就只有全氟弹性体能做到这一点。所以我们就发展了一系列全氟弹性体的光刻胶,就把这个问题解决了。”

当材料问题解决之后,新的挑战又冒出来了:信号量爆炸了。过去几百个通道,变成了几百万个,数据量大得可怕,算法和芯片都得重新设计。而这就得靠AI了。

没错,AI正在彻底地改变这个领域的游戏规则。如果说电极和芯片是脑机接口的“身体”,那么AI就是它的“灵魂”了。没有AI就没有今天你看到的那些“用意念打字”“靠脑波说话”的奇迹。

想象一下十年前的科学实验,研究人员最多能够同时监听二十个神经元。大脑信号少得可怜,还能够慢慢分析、手动标注,就像工匠打磨一件首饰。可现在呢?动辄上万个神经元同时发信号。Neuralink能够监测几千多个通道,已经是学术界最多。每个通道每秒都在吐出成千上万条的数据,整个系统每秒就是一个GB级的“数据海啸”。那么这种规模下,靠人去看信号就根本不可能。这就好比让你一秒钟去数完一万粒沙子。这个时候AI就不再是“帮个忙”的角色了,而是脑机接口能不能跑起来的关键。

但是AI的作用远不止帮忙处理数据。脑机接口的终极任务,其实是一个超级难的“翻译”问题:把大脑的电信号翻译成人类能够理解的动作或语言。机器翻译中文成英文,还能够查字典、看语法。而脑机接口的输入,是几千个神经元乱成一团的放电信号,输出的却可能是一只机械手抬起杯子,或者一句完整的话。这就像在翻译一种没有人能听得懂的“外星语”。但是AI,尤其是深度学习,恰恰就最擅长干这种事。

2015年,加州大学伯克利分校和旧金山分校的团队就创造了一个突破。一位因为中风失语18年的女士,靠脑机接口重新“开口说话”。科学家在她的大脑语言区域植入了256个电极。AI实时把她脑中的电信号翻译成语音的最小单位——音素,准确率超过了90%。再结合大语言模型和N-Gram模型,让系统理解上下文、自动修正错误。最后一步,用她过去的录音训练出一个语音克隆版本,用她自己的声音把想说的话读出来。那结果如何呢?整体准确率高达97%,延迟不到一秒。她在家里就能够和家人聊天,不需要工程师在旁边调试。这听起来就像是在科幻片电影里面的情节,但是现在AI真的是让它变成了现实。

“更多的是,我觉得现在是大家越来越发现,就特别是AI这个时代往前走,然后脑机接口跟AI是密不可分的。因为它有两种情况。第一种情况就是说,现在新的脑机接口的技术使得神经带宽,就是对神经元的测量一下子爆炸。它就需要大量的AI算法对它进行解码。现在AI算法已经准备好了。另外一方面就是说本身对大脑的理解,就是未来进一步提高AI的一个重要的方面。所以说你可以看到所有的凡是做AI相关的人他一定会想到要往脑机接口这个领域去走。所以说它更多的是一个技术的布局,未来技术布局的一个争夺吧。”

如果说“读取”大脑信号离不开AI,那么“写入”大脑信号,也就是神经调控,就更需要AI来出手相助了。所谓的神经调控,说白了就是用电刺激去影响大脑的活动。大脑更像一支庞大的交响乐队,上千种神经元各司其职,演奏着节奏极其复杂的乐章。你能想象用大锤去“指挥”交响乐吗?这就是传统技术的问题:太粗、太笨。现在随着电极数量暴涨到上千个通道,精准的神经调控就终于有了可能。但是想让上千个电极像乐手一样协调配合,就得有一个足够聪明的“指挥家”,也就是AI Agent。AI不需要完全理解大脑为什么这样工作,它靠的是强化学习,不断地去尝试不同的刺激方式,看大脑怎么去回应,然后再根据结果去调整策略。它能够在毫秒级的时间内,实时调控刺激的频率、强度、时长,甚至是哪些电极该同时工作,从而为每个人定制最合适的刺激方案。这有点像AlphaGo下围棋,大脑它是个黑盒子,AI也是个黑盒子,但两个黑盒子不停地对弈,最后居然能够摸索出最优解。

那为什么AI对脑机接口这么关键呢?总结一下有四点:第一是数据量爆炸,过去只看几十个神经元,现在要同时处理上万个,人工根本做不来。第二就是实时性要求高,从“想到”到“做到”,延迟必须要小于100毫秒,否则体验就不自然。第三就是个体差异大了,每个人的大脑信号都不一样,AI能够自动学习并且适应。而第四就是大脑是动态系统,它的信号会随着时间变化,AI能够持续学习,不断地校正,让性能一直在线。

说到底,AI已经不是脑机接口的“助手”,而是它能不能真正落地的“核心大脑”。没有AI,这场“人机共生”的梦想,就只能停留在实验室里面了。

聊完AI,我们再来看一下目前脑机接口领域到底有哪些公司跑在最前面。

首先当仁不让的,就是马斯克旗下的Neuralink。这家由马斯克在2016年就成立的公司,可以说是把脑机接口真正地带入大众视野的“网红”了。

Neuralink的系统是由三个部分组成的:N1植入芯片、Thread柔性电极与R1手术机器人。

首先是N1植入芯片。这是整个系统的大脑,大小和一枚硬币差不多,被植入颅骨下方。芯片集成了1024个信号采集通道,同时能够记录成百上千个神经元的活动,是目前通道数最多的植入式设备之一。可无线传输和感应充电,是系统的神经中枢。

“Neuralink能记录到1000-2000个神经元的信号,我觉得是可以的。这是它从数量上来讲。2000个神经元对于860亿来讲,其实是忽略不计的。所以我说它是一个局部的信号解码。这是从空间的角度来讲。空间的角度也可以给你一个数据:马斯克的Neuralink把电极插在脑区表面的这个面积,占整个大脑表面的面积是多少?1.3/1000。而整个大脑的表面面积的999/1000都还没有被记录下来。但时间上的话,电学的信号是做得比较好的。因为现在它直接电极跟神经元是接触在的,接触在神经元的放电,电极就能记录了下来。这个时间已经可以做到10微秒以内,一秒钟采集多少个spike(神经元放电),就神经元放电的信号都能记得下来。你可以理解电学脑机接口的特征,就是电信号的时间做得已经非常接近实时了。但是它的空间覆盖只有1.3/1000,这只是表面,还不包括大脑内部。大脑内部还有大量的功能区脑区,它是永远渗透不进去的。它只能插到表面3毫米,大脑有8厘米厚。如果你要插到深脑,那要8个厘米。”

其次是Thread柔性电极。这是Neuralink最核心的创新之一。传统的电极是刚性的,用传统电极就像在豆腐里面插钢针,时间长了就会造成损伤。Neuralink的Thread电极却是柔软可弯曲,随大脑一起“呼吸”。导线仅5微米宽,可贴合脑组织的微小运动。每根拥有32个记录点。R1机器人会将64根Thread精确植入皮层数毫米深处,使其在脑组织微动中保持稳定。

最后是R1手术机器人。这可能是整个系统当中最酷的部分。马斯克把它称为“缝纫机”。Thread由于导线极细且脑血管密集,Neuralink开发了R1机器人来执行植入。这台“缝纫机式”的设备每分钟可以植入大约6根导线,自动识别并且避开血管,完成手术仅需要数小时。

三者合一,使得Neuralink成为目前通道密度最高、无线化程度最完整的侵入式脑机接口之一。

2024年,Neuralink完成了首例人体植入,患者就是我们开头提到的Noland Arbaugh。手术很成功,几周之后,Noland就能用意念控制电脑光标,甚至创造了一个世界纪录:每秒8比特的信息传输速率。这是当时所有脑机接口中最快的。效果大家也都看到了。

到了2025年,Neuralink已经完成了13例人体植入。而Neuralink最近公布的一个20分钟的完整手术视频,就展示了他们如何把芯片植入人脑。这次公开的信息量很大,我们来看看这到底是怎么做到的。

整个手术的核心是一台精密的手术机器人。医生首先在患者头骨上面开一个硬币大小的洞。然后这台机器人有一根比红细胞还细的针。它要抓起100多根比头发丝还细的柔性电极线,一根一根地“缝”进大脑皮层。这听起来很简单,实际上难度极高。人的大脑就像豆腐一样柔软,我们刚才说过了,而且里面密布着血管。这128根针必须一针都不能扎到血管。而最让人震撼的是速度的提升。旧版机器人扎一针需要17秒,而新版机器人只需要1.5秒。这就意味着整个手术时间大幅度地缩短,患者的风险也随之降低。

为了做到这一点,Neuralink用了6套显微镜,加上OCT扫描技术,组成了一个超级精密的“眼睛”。这套系统可以在毫秒级别追踪大脑组织的运动,提前预判路径,精准避开所有的血管。

目前已经有13个人植入了这个设备,使用时间超过了1.5万时。除了意念控制电子信号,在最新的演示中,还可以通过意念控制机械臂。现在的芯片只植入了4毫米深,就能够已经实现这些功能了。Neuralink的下一个目标是植入50毫米以上,这样就能够接触到大脑更深层的区域,实现更复杂的功能。而现在有超过1万人在排队等着做这个手术。

针头夹具的制造成本已经是降低了95%。原本昂贵的实验级部件现在也可以量产了。机器人也能够适配全球99%的人群。这些都在为大规模应用做准备。

Neuralink不只是在做一个实验性的医疗设备,他们在建立一套可以规模化复制的系统,从手术机器人到植入芯片,再到神经信号的解码算法。马斯克的梦想依然非常宏大。他说,任何可以用电脑或者手机控制的设备,将来都可以用Neuralink来控制。这是一个极其深远的突破,这将从根本上改变“成为人类”这一概念的含义。

当然,这项技术还面临着很多挑战:伦理问题,还有隐私数据,以及长期的安全性等等。但是从技术的角度来看,脑机接口正在从科幻走向现实。而Neuralink的这些进展,可能是这个领域商业化的关键一步。

在未来规划中,Neuralink希望从“恢复功能”迈向“增强功能”。公司正在研发“言语解码”项目,尝试在言语皮层植入电极,将“心里想说的话”直接转换为文字或者语音。另外一项名为Blindsight的研究,则是获得了FDA突破性医疗机械认证,目标是通过刺激视觉皮层,让盲人恢复部分视觉感知。马斯克甚至设想了这种视觉未来可能感知红外或者紫外波段。

更疯狂的是马斯克描绘的未来:到2028年,植入装置中的电极数量预计会超过2.5万个,能够与更深层的大脑区域交互,并且进一步地探索与AI系统的融合。而更长远的目标,是让瘫痪患者通过脑机接口控制特斯拉的人形机器人Optimus,从而在物理世界中重新获得行动能力。这个情节听上去好耳熟,《阿凡达》不就是这样的吗?

“因为以他们的技术来讲,每两年把通道翻一番,这也是我觉得之前做电学脑机接口的时候,我们行业里面讲过的一个概念,叫摩尔定律。就是基本上每18个月,我们能够插在脑子的电极数翻一倍。这个是可以做到的。但它是一个设备还是几个设备植进去,这个不一定。它可能是个组合。但是现在的电极只能插在脑子3-5个毫米。他们确实计划在做下一代的电极,可以通过大脑插到深脑核团,大概能够插6-7个厘米的这种电极。一年半翻一番吧。一年半翻一番,我觉得一年半翻一番,因为它翻番需要的要求还是很高的。你芯片得扩张,你的通讯能力,你的计算能力,体积大小,但你的发热还得控制。所有它像一个水桶一样,每一块短板都得翻一番,整体才能翻一番。说到这里面,大家的速度,我觉得一年半翻一番已经是非常不错了。”

虽然这些设想依然停留在研发阶段,但是Neuralink已经获得了资本市场的强力背书。2025年6月,公司完成了6.5亿美元的一轮融资,估值大约90亿美元。

但是Neuralink也面临着挑战,包括首例患者出现了85%的电极信号回撤,虽然官方说是手术问题,但是也暴露了技术稳定性的隐患。其次,FDA的审批之路之艰难,它是被拒绝过至少6次,还因为动物实验伦理问题被调查。还有技术路线争议,它使用的是把硬质材料做薄的“柔性”方案,而不是真正的柔软材料,存在材料易碎、难以取出等问题。但是无论如何,Neuralink作为这个赛道当中最值得关注的公司,最近也是有非常快速的进展。

而在这个行业当中,另外一个值得关注的公司就是Synchron。如果说马斯克的Neuralink是“开颅插电极”的硬核玩家,Synchron走的就是完全不同的一条路:它从血管里面进入大脑,不用开颅,不用机器人,也不需要漫长的恢复期。

这家公司成立于2012年,创始人Tom Oxley是一位做脑血管手术出身的医生。公司的核心理念是“解锁大脑的自然高速公路”,也就是血管系统。为什么这么说呢?因为Synchron选择了一条完全不同的技术路线:不开颅,从血管植入。

Synchron的设备叫做Stentrode,外形有点像心脏的支架。医生只需要在颈部静脉开个小口,把它沿着血管“送”到大脑,最终停留在运动皮层附近的血管壁上。设备就会像支架一样展开并且固定。整个过程只需要两个小时左右,第二天病人就能够出院。

Stentrode上面有16个电极,贴在血管壁上。而血管壁几乎紧贴着大脑表面,所以电极能记录到附近神经元的电信号。信号再通过胸部的一个小装置,无线传到电脑上。

2020年,Synchron就完成了全球第一例人体植入手术,比Neuralink早了整整四年。几位渐冻症患者借助它,实现了用意念发邮件、浏览网页,甚至打出了人类历史上第一条用脑发出的推特“Hello World”。

Synchron也是拿到了美国FDA的“突破性医疗设备”认证,是首个获准在美国做长期植入试验的脑机接口公司。截至2025年,Synchron已经完成了多位患者的植入测试,累计融资约3.45亿美元。投资人阵容包括了多名首富大佬们,比如说贝佐斯家族基金、盖茨基金会等等。更有趣的是,他们已经开始和苹果设备做适配测试,让患者能用意念去操作iPad或者Vision Pro。

虽然Synchron的通道数量才16个,比不上Neuralink的上千通道,但它的路线也更“现实”更垂直,想先让瘫痪者能够真正地沟通、表达和生活。很有可能,这家公司会成为第一个把脑机接口带进医院、带入普通人生活的玩家。

第三家叫做Paradromics。如果说Synchron追求的是“安全、实用”,那么Paradromics追求的就是“性能极限”。

这家公司2015年成立在美国德州奥斯汀,创始人Matt Angle是一个从斯坦福出来的神经科学极客。他的想法很简单:要让大脑和电脑真正无缝交流,就得让数据通道更宽、更快。所以他们把大脑无法治愈的问题变成可解决的技术问题,要在性能上超越所有的竞争对手,打造“大脑的超级高速公路”。

Paradromics的研究设备叫Argo。最引人注目的数字是它能够同时记录65536个通道的神经信号,这是Neuralink的64倍。Argo使用微丝电极阵列,可以说是全球密度最高的侵入式BCI设备,能够同时记录数万个神经元的活动,相当于在大脑里面装上几万个“监听器”。

为什么需要这么多通道呢?因为大脑的某些功能,特别是语言,涉及到多个脑区的协同工作。那么要实现流畅的语音解码,需要记录大量神经元的活动。要注意一下,这并不是它们现在植入人体的芯片,而是一个实验系统,用来展示它们能够采集到多得惊人的脑电信号。

而它们真正面向临床的产品叫做Connexus,目标是做到“高速、高密度”的数据传输,让机器能够更准确地理解我们想说什么或者想做什么。它们的理念很形象:过去的脑机接口就像是“拨号上网”,能用,但是很慢。Paradromics想做的就是“光纤入脑”,让信号像宽带一样畅通。尤其在像语言、思维这样的复杂脑区活动当中,通道越多、信号越快,AI解码就越准确。

2025年6月,Paradromics在密歇根大学完成了第一次人体测试。在一位癫痫手术患者的大脑中,临时放入了Connexus设备,成功记录到了神经信号。手术全程只用了二十分钟。这次只是短暂的试验,设备随后被取出,但标志着它们真正踏入了临床阶段。

Paradromics已经获得美国FDA的“突破性医疗机械”资格,并且被纳入了TAP加速计划。这个计划是为创新医疗设备开辟的“快车道”。资金方面,公司在2023年是完成了3300万美元的A轮融资,总融资规模是接近了1亿美元。

这家公司的核心优势在于,能够记录更多的神经元,更适合复杂任务,比如说自然语言处理,为未来的认知增强应用打下基础。

还有另外一家值得聊的,叫做Blackrock Neurotech。如果说Neuralink是脑机接口界的“网红”,那么Blackrock Neurotech就是行业的“老前辈”了。顺便说一句,这个跟金融公司Blackrock没关系。

Blackrock Neurotech成立于2008年,它的前身是Blackrock Microsystems,总部在犹他州盐湖城。地位相当于脑机接口领域的英特尔。为什么这么说呢?因为Blackrock的Utah Array电极阵列,几乎是侵入式脑机接口研究的“黄金标准”。全球大部分的脑机接口研究都在使用Blackrock的设备和平台。

Utah Array是由犹他大学的Richard Normann教授在1990年代发明的,2005年获得了FDA批准,成为首个获批的高通道数植入电极。从2004年到如今,几乎所有的侵入式BCI人体研究都用它。你在新闻里面看到的那些“瘫痪者用意念控制机械臂,失语者重新说话”的案例,背后很有可能都有Utah Array的身影。

它有96个硅针状电极,每个系统最多1024通道,能记录单个神经元的尖峰放电,信噪比极高。长期安全性是Blackrock的最大优势,最长植入时间达到8年以上,并且正在正常使用。累计植入时间超过了3万天,还有零FDA报告严重不良事件。相比之下,Neuralink最长植入时间才2年不到。

而在临床应用上,目前也是发展得比较广泛了。Blackrock的Utah Array已经在多个领域取得突破,包括运动功能恢复,比如控制机械臂抓取物品、操作轮椅、恢复握手等基础动作。还能够让瘫痪者感觉到机械手的触觉。2017年斯坦福大学的研究中,患者用Utah Array实现了每分钟打40个字符的速度,创下了当时的脑机接口世界纪录。

2021年11月,Blackrock的MoveAgain系统获得了FDA的突破性设备认证。系统由三个部分组成:植入大脑的电极阵列、解码运动意图的AI算法和无线传输模块。设计目标是让瘫痪患者用意念控制鼠标键盘、轮椅、假肢等等。

2022年,Blackrock发布了下一代技术概念Neuralace。这是一种超高通道数的柔性电极,目标是实现全脑数据捕获。

作为行业老大哥,Blackrock有2000多篇研究论文使用了Blackrock设备,1000多家研究机构是客户,还发表了116篇同行评审期刊文章。这种生态优势是Neuralink和Paradromics短期难以复制的。

如果说上面几家都是行业老兵蓄势已久,还有一些声名鹊起的初创公司,都选择了非侵入路线。

就在今年(2025年),OpenAI的CEO Sam Altman创立了一家名为Merge Labs的脑机接口公司,目标融资2.5亿美元,估值大约8.5亿美元。探索一种结合基因疗法和超声技术的方案,即通过改造神经元使其响应超声信号,从而实现更少侵入或者不同于传统电极植入的接口方式。

同期,Coinbase联合创始人Fred Ehrsam的非侵入式脑接口公司Nudge,宣布完成了1亿美元的A轮。

另外一个采用超声BCI项目的Forest Neurotech,获得了前Google CEO Eric Schmidt的1400万美元的资助。目标是用超声在不开颅、无需脑内植入电极的前提下,感知与调控大脑活动。

此外还有一家走“无手术”路线的脑科技公司SPIRE Therapeutics。它们开发了一种叫做Diadem的设备,眼下看上去是有点像用“聚焦超声”往大脑深处打声音波,而且不用做开颅、也不用植入电极。它的目标人群是慢性疼痛或者抑郁症患者,也就是那些“药物+治疗都管不了”的难题。

所以我们在这里总结一下:Neuralink用马斯克的野心和资源,押注人机共生;Synchron用血管植入的巧思押注安全使用;Paradromics用极致性能押注技术高地;Blackrock用它20年的积累押注稳扎稳打。而这些硅谷的新秀们,用非侵入式押注另辟蹊径。这里面你最看好谁呢?

2025年的脑机接口竞赛全景我们已经梳理完毕了。一场关于人类未来的豪赌,正在硅谷和全球范围内展开。但技术进步总是伴随着伦理挑战,脑机接口更是如此,因为它直接触及人类最核心的部分——大脑。

脑机接口的进步也正在迫使我们重新思考作为人的意义。它让思维可以被读取、情绪可以被感知、行为可以被外部系统控制。而这也让隐私、意志和身份的界限变得前所未有的模糊。我们的脑电波数据归谁所有?当机器能影响情绪或者决策的时候,自主意志是否仍然完整?那些能负担得起增强大脑的人,是否会在将来获得不对称的优势呢?

由于时长的原因,我们就不在这里讨论这些问题了。但是如果小伙伴们感兴趣,我们也可以就脑机接口继续做深入的解读。

谁会赢或许不重要,因为脑机接口的意义不仅在于用意念控制机器,更在于重新连接被切断的通路,让瘫痪者重新行动,让失语者重新表达,也可能帮助盲人重获视觉。对普通人而言,脑机接口还代表着一个新的方向:思维也许终有一天能够像触摸一样,被数字化感知和传递。而人与机器的界限,正变得比以往更加模糊。

脑机接口会把我们带向何方呢?或许不久我们就会看到答案。

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