中国有没有能和马斯克PK的脑机接口公司？
马斯克Neuralink中国对手浮现，创始人：我们有能力和马斯克正面PK
中国质量万里行
2020-08-02 21:35《中国质量万里行》杂志社官方帐号
本文来源：DeepTech深科技
作者：胡巍巍
马斯克的脑机接口公司 Neuralink ，已经在国内迎来对手。由清华大学孵化的 NeuraMatrix 公司，称是目前国内脑机接口公司中唯一一家、专注于下一代能力接口的底层设备公司。
两位创始人陆佳和叶飞利，分别是芯片系统和生化材领域的专家。陆佳曾在一次演讲中表示：“目前我们 NeruaMatrix 作为中国市场上唯一在正面与 Neruallink 进行 PK 的公司，相比埃隆·马斯克稍早的时候发布的原型样机，我们的原型样机具有更好的抗噪特性，而且可以实现无限的对外交互，和与体内神经系统的双向交互。”
图 | NeruaMatrix 参加奇绩创坛创业营时展示的 PPT
当前，脑科学处于全球科技的风口浪尖。从 1946 年世界上第一台计算机“ENIAC”诞生至今，人机距离在不断拉近。近年来神经接口技术的兴起，也意味着人机交互的终极形式：
互融式人机交互的大发展时代已经来到。
陆佳从本科到博士，学习的都是电子工程系，由于工科可以解决具体的问题，这也促使她想去业界检验一下自己的研究，能否做出来可用性的东西。
恰好她做的研究，可以满足神经科学前沿研究、以及生物医学研究方面的需求，和叶飞利一起创业，其一是因为两人都是高中同学、并且也是同学中唯二的在从事学术研究的人，再加上脑机接口正好需要既懂芯片、又懂生化材的人来做，就这样在
2019 年末，NeuraMatrix 诞生。
谈及公司的起名，叶飞利表示，电影《黑客帝国》的英文名字是 The Matrix，很多人对于脑机接口的认知，都始于这部电影，于是该电影也成为公司名字的灵感来源。
目前，NeuraMatrix 最重要的两个方向是芯片系统和生化材，前者是以陆佳为主，后者则是以叶飞利为主。但这两块并不割裂，而是交织在一起共同工作。
陆佳告诉 DeepTech，这并不是一个类似于插座和插销，只要尺寸对了就可以，而是跨界的合作。
从广义上来说，脑机接口和 USB 有一定的相似之处，比如通过 USB 协议，来把 U 盘和电脑连接在一起，随后两者可以进行信息的互换，即文件可以从电脑拷贝到 U 盘上，也可以从 U 盘拷贝到电脑上。
只要是接口，它干的就是双向通道的事，而脑机接口就是在大脑和机器之间，建立起一个通道。既然脑机接口可以在大脑和机器之间，建立一个双向信息交互通道，那么如果该通道是通过无线方式来传递信息，就能实现隔空交流。
当前，NeuraMatrix 要做的产品，正是脑机之间的无线数据交互通道。
芯片系统：麻雀虽小，五脏俱全
陆佳现在在做的芯片系统，是一个相比手机小很多的系统，但是麻雀虽小五脏俱全。脑机接口芯片的最大难点，在于很难在一开始就获取需求。
比如做一个芯片中的放大器，只需要告诉做的人，这个放大器是什么频段的、要放大多少倍，即把基本事情讲清楚就可以开做。
但对于脑机接口的芯片系统来说，很难一开始就把需求描述清楚，由于其需求并不是做电学的人提出来的，而是做生物医学的人提出来的，而后者对电学的理解并不深刻。
在这种情况下，生物医学的人其实更像是用户，用户能表达的只是对产品的期望性描述，但是这种描述并不是从电学角度进行的描述。
也就是说，做脑机接口芯片时，负责生物医学的人无法判断芯片应按照怎样的指标去做。但只要指标清晰，脑机接口芯片的难度就已解决一半。
目前，NeuraMatrix 产品中一些关键模块的验证已经结束，并已进入系统审核阶段。预计到 2021 年，该公司的第一块芯片将会发布。
一听到脑机接口，多数人都会觉得这是一个和生物医学相关的话题。
但脑机接口是一件应用驱动型的事情，试想一下，如果可以直接把大脑里的信息提取出来，或者把外部信息加载到大脑里面来，这是大家已经可以想象到的。比如，电影《黑客帝国》就讲到过这样的场景。
如果脑机接口的前提成立，那么大家对于它的功能一定有所想象。但目前就卡在“如果”上，可以说这是一个典型的应用明确、但路径不明确的事情。但如果做出来，大家一看就知道这个产品可以做什么。
现在的问题是，谁能做出来？这是一个不确定的事情，就好像在 iPhone 还没有诞生时，大家觉得黑莓手机和诺基亚手机就是智能手机的样子，但人们今天在市场上，再也看不到黑莓手机。
而一旦 iPhone 横空出世，人们就突然意识到原来智能手机是这个样子。同时，做 iPhone 的人，也不用担心没有人来 App Store 上架产品。因为只要你把这个平台做出来，就会有无数的应用来上架。问题是，谁能提供做 iPhone 的解决方案呢？
脑机接口在一定程度上，也是这种现状。现在，NeuraMatrix 正是提供解决方案的人。而在做这个解决方案的时候，芯片是很重要的一环，芯片的特点就是可以做得很小，它的集成度非常高。
而脑机接口需要实现的功能非常多，要把这么多功能在如此小的体积里实现，需要借助一些高科技的工业手段。其中的一个手段，正是集成电路。
在过去半个世纪中，但凡能和人类发展扯上关系的，都有集成电路的身影。因此，脑机接口的发展，也并不例外。而脑机接口芯片，正是里面非常关键的技术。
因为脑机接口产品，无论是佩戴在人身上，还是植入到人体内部，都会和人体有非常密切的关联。植入到人体内部的产品，必须要具备很好的生物兼容性和友好性，因此研发过程中一定需要生物材料。
陆佳介绍称，在芯片上加东西，一定跟应用场景有关。当芯片仅用于手机的时候，的确用不上生物材料。但当芯片要植入体内时，一定需要一个可以和体内环境友好相处的生物材料，来把芯片包裹在里面。
生化材：包裹芯片的“外壳”
由于脑机接口主要用于大脑和计算机的交流，那就不可避免地要与神经系统连接。因此，生物化学材料是不可避免的。假如告诉一个人，要给他的大脑植入一个芯片。他可能会担心，这不是我体内的东西，那么会不会发炎或者产生不适呢？
而生物化学材料，要解决的正是生物化学材料植入体内后的不良反应问题。当把脑机接口这样一个终端设备植入时，如何让它跟人体快速融合在一起，如何不受到免疫系统排异反应的影响，如何保证接口的设备不会移位和排出，这些都得用到生物化学材料。
NeuraMatrix 的投资方之一是奇绩创坛，奇绩创坛创始合伙人兼 COO 栾运明在点评该公司时，告诉 DeepTech 称：“两位创始人有非常强的综合能力。他们有能够将硬科技落地的能力，还有对商业化管理长期的领导能力以及综合能力。他们在探索未来的路上非常的务实，创新地实现了自造血的能力。”
图 | 奇绩创坛创始合伙人兼 COO 栾运明
阿兹海默病、帕金森综合症等健康问题或将有解
目前，NeuraMatrix 的产品样机已经做成，下一步就是把样机设备化，并能找一些客户来体验。2021年上半年，该公司的第一代产品即将面世。
此外，NeuraMatrix 还将打通从硬件、到软件再到数据服务的一系列产品。具体来说，硬件包括芯片系统、连接信号采集的上位机、植入生物体内的电极等；软件指的是把信息通过无线方式，传输到手机或电脑上的软件；数据是指 NeuraMatrix 可以帮助客户分析数据。
谈及未来的规划，叶飞利表示将分三步走，即从动物、到人、再到人机交互。
第一阶段，在真正用到人身上之前，先会在动物身上做实验，从而为神经药物研发平台、和脑科学认知科研机构等提供使用工具，最终实现给他们的药理以及脑科学研发，开辟新的途径。
第二阶段，很多病人可以通过脑机接口完全改善病情。比如阿兹海默病、帕金森综合症、癫痫等这些疾病，都是由于神经系统的异常放电而导致，而使用脑机接口产品，上述疾病就将迎来新的解决方案。另外，残障人士也可以通过脑机接口，来操纵一些机械。
第三阶段，则会向通信迈进。NeuraMatrix 的两位创始人认为，未来人与人的交互、人与计算机的交互，都可以通过植入芯片来完成，比如打电话、登录网页搜索信息和网络购物等。
同时，该技术还能够在不远的将来，帮助人类突破自身肉体极限，从而实现人造器官、人体增强。为实现该目标，NeruaMatrix 开发了神经接口的专用芯片、以及小型化的无线设备。其设备具有高精度、低功耗、支持海量数据的自由交互，以及可以长期植入体内的特点。
奇绩创坛创始合伙人兼 COO 栾运明也认为，短期来看，它可以给药企提供价值，并可以收集数据，未来还可以给类似新冠疫情的药物研发等提供巨大价值。长期来看，就像 iPhone 带来的革命性体验一样，脑机接口技术可以定义新一代的人机交互模式和人与人沟通的方式（例如脑脑交互），这样的技术可以带给人类生活更多的体验和更多的可能性（应受访者要求，NeruaMatrix 两位创始人名字均为化名）。
我们为什么需要脑机接口？
脑机接口本质上是一种全新的信息沟通与交互界面,而要理解信息沟通的本质,那就需要理解我们的语言。
硅谷钢铁侠发布脑机接口系统，黑客帝国里的场景是否即将成真？
有可能，毕竟黑客帝国里的都是人类发展的方向，需要一定的时间去发明和创造，更需要时间来维护和完善。
脑机接口是黑客帝国的起点吗？
从脑机接口技术本身来说，它还是一个非常漫长和非常艰辛的过程，想要达到黑客帝国的状态其实还需要一段时间。
作为国内领先的非侵入式脑机接口技术领域公司BrainCo强脑科技创始人韩璧丞曾说，“脑机接口其实是一个非常底层的技术，很多人说脑机接口是人工智能的下一代技术，因为人工智能核心是让计算机有像人一样看得懂和听得懂的能力，但是脑机接口可以让人类本身变得更强。”
马斯克用活猪演示脑机技术，什么是脑机技术？
脑机技术就是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接的交流和控制通道 ,通过这种通道 ,人就可以直接通过脑来表达想法或操纵设备 ,而不需要语言或动作 ,这可以有效增强身体严重残疾 的患者与外界交流或控制外部环境的能力 ,以提高患者的生活质量。
什么是脑机接口，国内有人研究了吗？
从定义上说，脑机接口（Brain Machine Interface）就是研究如何用神经信号与外部机械直接交互的技术。就像开高达或者黑客帝国，属于传统意义上的黑科技。我从大学本科（07年）至今一直在这个领域。本文将从个人研究经历，领域现状（简略），以及一些常见或有趣的相关问题这三个方面简述一下脑机接口的研究进展。
第一部分：研究经历
1：浙江大学时期（07-11）。本科阶段我做的研究是在郑筱祥老师的求是高等研究院，当时是国内顶尖的脑机接口研究机构（之所以说“当时”，并不是表示现在不是顶级，只表示现在我不在国内，不够了解）。当时的研究方向主要有 a）大鼠压杆实验，脱胎于SUNY Downstate的John Chapin实验（Department of Physiology and Pharmacology），后来我到SUNY的时候他已经不招学生了，这是后话。这也是我本科阶段的研究内容，在解码器前面做了一个分类器，能显著提高解码精度。不过由于大鼠压杆实验本身太过简单（所要解码的信号只有压力值这个一维信号），不能很好的体现脑机接口的黑科技之处。b）大鼠携带背包电极，无线控制大鼠走迷宫。c）人脑EEG打字
2：卡耐基梅隆时期（12-14）。这个时期刚好是Pitts的 Andrew Schwartz搞大新闻的时候，四肢瘫痪病人通过植入式脑机接口控制机械手，也就是题图的出处（https://www.youtube.com/watch?v=Z3a5u6djGnE，Woman with Quadriplegia Feeds Herself Chocolate Using Mind Controlled Robot Arm，感谢评论的提醒）。我觉得这个实验很符合心想事成的定义。当时我的导师Steve Chase（很荣幸能成为他的学生）就是Schwartz的合作伙伴，不过因为自己是硕士的关系，所以并没有很参与到研究过程中，只是弄了一个Latent Extended Kalman Filter, 是用来处理运动过程中的隐变量，例如被试者的心情，动机或者是生理状态，它们影响神经活动，但跟我们想要的运动控制无关，我就改进了一个模型去滤它们，做了一点微小的贡献。（PS，匹兹堡真是个好地方，远远比纽约好）。
3：NYUSUNY时期（14-我也不知道啊能早点儿毕业就好了）。大多数我参与的工作还是未完成的，所以虽然一颗赛艇，但并不能透露。之前有个Duke的学长搞的黑科技倒是很好玩。他测了大鼠在被扎手指时初级感觉皮层的兴奋情况，然后通过刺激上级脑区，使得大鼠的初级感觉皮层产生相应的兴奋。换言之，通过神经刺激让大鼠认为自己在被扎手指。如果写到这里能够让读者联想起黑客帝国，就说明我清楚地表达了他的研究。
第二部分：领域现状
首先这只是一个非常简略的介绍。以我的能力（simple）和学术地位（naive）是远远轮不到我来写review的（笑），我还需要学习好几个，以下是正文。
脑机接口主要分为植入式和非植入式两大类。区别在与植入式的更精确，植入式电极相比于头皮贴片而言精确度高的多，可以编码更复杂的命令（比如三维运动）。非植入式的更安全，所以接受程度高很多，如果面向健康人类开发产品，这可能是唯一选择。非植入式脑机接口中比较有意思的一项技术是用脑电信号打字。（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24480171）没有市场化的原因很简单，13年的研究表明用脑电打字的平均速度是每个单词1.91分钟（没错，是分钟，我没有用错单位）。可能应用在中文上会好一些，毕竟汉字笔画相对于英文字母而言少很多。
植入式脑机接口中，各个脑区里研究比较多的有运动皮层，感觉皮层和视觉皮层。
运动皮层的研究结果相当多。植入式脑机接口在好几年前已经可以做到（以可接受的精确度）控制机械手的三维运动，手腕方向，手指握力。之所以进展很快的原因有很多，比较明显的是以下两点。第一，神经元对运动的编码相对简单，或者说，编码本身可能很复杂，但是我们可以用线性近似来获得足够好的结果，所以降低了研究员的智商阈值，毕竟不需要太高深的数学了嘛（笑）。更重要的一点是，运动有直接对应的可量化的输出（速度，位置等），所以我们能直接那这个输出与神经信号做对比，来确定二者的对应关系。反例是感觉皮层，我们只能研究神经元本身的发放变化，猴子本身是不会告诉我们它自己的感觉如何的，所以对应起来就很麻烦。所以通常情况下我们假设如果外部刺激一致，感觉就是一致的，这也是上文我的学长搞的黑科技时用到的假设。
视觉皮层的研究也很热门。但最广为人知应该是其相关产物（感谢评论的指正，副产物这个词确实不合适）：卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN），毕竟经过Alpha Go的大新闻，东亚地区对这个名词有很高的认知度。我不是该领域的专家，只是跟Tai sing Lee（Dr.. Tai Sing Lee's Homepage）上过一年的课，所以只是有模糊的认识。只能说一个让我印象深刻的个例。有一天Taising很兴奋地跟我们说他开会发现了一个大新闻，给我们看了一段视频，内容是医生用微弱电流直接刺激病人的视觉皮层（据Harold Yue提醒，是面部识别区）。没错，我们当时都惊诧了，没想到真的有人愿意这么干。
视频内容：医生一边调电流一边问病人：“你感觉怎么样，看到的东西有没有什么不一样了？”病人没有什么明显不适，很清楚的说：“感觉你有了一点变化，好像不是Dr.某某了，感觉领带歪了一点还是怎么样，说不上来，（以下是我感觉最科幻的部分），like The Terminator。”
至于困扰脑机接口研究小组的问题。由于是一个交叉学科，很多单一学科的进展都是令我们期待的，比如更精确的电极，更明晰的神经科学认识，更强大的机器学习算法，更生物友好的材料等等。其中一个跟科学不那么有关的在于：愿意参与植入性实验的human subjects（求问这个词应该怎么翻译才能不被人骂）太少。所以，假如生活欺骗了你，先别着急自我毁灭，请考虑一下献身科学的可能性（笑）。
第三部分：相关问题
Q：想以后涉及脑机接口，需要哪方面的知识？
A：既然本身是一个交叉学科，那么需要的能力也是来自于各个方面，学生的背景材料学，医学，生物学，计算机，电气工程，物理等等都有。比较明显的区分在于实验室中既有MD＋Ph.D,还有我这种纯粹的Ph.D。
前者负责大部分动物实验以及各种我搞不定的部分，这部分要求的技能我并不清楚，很难给出有效建议；后者（我）负责数据处理模型设计等，这部分要求的核心内容就是：你的机器学习理论水平，以及把你的机器学习算法实现出来的能力。前者在本科阶段最好的锻炼方式之一就是参加数学建模竞赛（当然这跟我本人的经历有关，我上大学时浙大还没有机器学习这门课）。后者基本上就是coding的能力，建议如果是初学者，从matlab入手是一个很好的选择，但是胆子大了之后一定要去试一试其他语言，比如python。毕竟所谓脑机接口，“脑”的部分，即如何把神经冲动翻译成有价值的命令，多数是用matlab完成的，但是“机”的部分，即如何用这些命令控制机械，这里要用到的语言就五花八门了，没必要之前就一一掌握，但是要不害怕去学。多说一句，如果是在国内读的本科，很有可能因为国内工科一开始就要学C并且C的教材过于反智等原因，从而对整个coding产生反感。解决方式如前所述，请从matlab入手，并牢记《银河系漫游指南》封面上大而友善的四个字“不要恐慌”。
Q：脑机接口能不能提高智商？
A：有可能，但是只有少数文章证明，还不具备很强的说服力，在去年有一篇review中也提到这种提高在统计意义上不显著。所以现在的观点是：为了少量提高智商，而在头上开个洞埋上电极并不是那么有必要。还有一点是对于智商本身的检验方法也存在很多争论，现在能被少数文章证明的只是可以提高短时记忆力（因为这个最容易测量）。
Q：快来拿我做实验吧怎么样都行
A：请吃顿好的，然后私信联系。这是玩笑，实验的安全性是可以保证的，毕竟现在植入式的人类实验也已经开展了好几年，虽然多数是在瘫痪病人身上，控制的效果如前所述，用机械手完成简单的移动，抓握动作完全没有问题，但是太精细的的动作做不到，比如用机械手指剥香蕉撕包装袋之类的。并不是说我们不能解码复杂动作，而是这种动作本身对于只有视觉反馈的人而言太困难，可以想象一下如果人没有触觉，仅凭视觉去剥香蕉拧开饮料瓶是有多难。市场化的主要障碍主要是是机械手的价格过于贵，无法被医保覆盖。这是我导师的观点，毕竟实验室的机械手是从NASA批发的，五十万美元一个，对于普通病人确实过于贵（我还很荣幸的把它弄坏并重新修复过一次）。
Q：弄坏了50万美元的仪器是一种什么体验？
A：这个问题跟脑机接口本身的相关性比较弱，但也是研究过程中比较有意思的回忆。先说结论：感觉好棒好棒的，现在已经有信心去弄坏百万美元级别的仪器了。具体过程是这样的。某日，我正在用ROS（Robot Operating System）调式机械手。忽然砰地一声脆响，好像飞出了什么东西，机械手弯到了一个非常诡异的角度，停住不动。比较幸运的是当时猴子并没有在现场做实验，否则机械手的惨状可能会对大圣造成不可磨灭的心理阴影。我把机械手复位之后发现有半截钢缆（cable）松脱并暴露在外（没错，飞出的是另外半截钢缆）。
《黑客帝国》里的矩阵和终结者里的天网各有什么特点?
黑客里的先知说过，矩阵是人类创造的，已经是属于另一个物种了。两边谁也没有权利毁灭对方。
而天网的表现就像一个别父母惯坏的小孩。固执的认为自己是在保护人类。
而矩阵是为了防止被人类消灭而不断进化。可以说这是一种抵抗。人类遮蔽了天空，他把人类当做电池，就可以看出他是可以应变的。
而天网最终的结局是被消灭。所以看的出来矩阵要强得多。
关于黑客帝国
应该是有的，只要往大脑里面植入一个智能芯片，但是如今还没有攻克有关于大脑的很多难题，曾经有人说过，大脑是世界上最精密的机器，可见它的构造有多复杂
但是我相信，一定能实现，但是需要的是时间，估计我们这辈子是看不到了