脑科学让幻想照进现实
如今,虽然人类对自然的探索范围已经达到“上九天揽月”“下五洋捉鳖”,但对于大脑,这个重量仅占人体总重量2%的器官,却知之甚少。近年来,全球对于脑科学的研究如火如荼,我国的脑科学研究者也在这场科技角逐中崭露锋芒。从脑信号读取到意念控制,脑科学研究正在不断打破人们的思维边界。
在众多科技领域中,脑科学无疑是最尖端、最前沿的一个,它被称为生命科学的“终极疆域”。
浙江大学医学院附属第二医院神经外科主任医师朱君明介绍,脑科学的研究范围非常广泛,主要包括四个方面。
认识脑 包括脑的结构与功能、脑神经与网络系统、脑的进化与发育、大脑的工作方式与原理等。
保护脑 主要包括促进脑发育、预防脑损伤、治疗脑疾病、延缓脑衰老等方面。
开发脑 开发未知功能、提高脑的运用效率,以及通过类脑研究,模拟脑的功能和工作原理,尤其是模拟人脑的信息处理机制。
创造脑 即通过构建大脑仿真系统,开发脑型计算机,打造以数值计算为基础的虚拟超级大脑。
如今,发达国家和国际组织早已充分认识到脑科学研究的重要性,相继启动了各有侧重的“脑计划”。2013年,美国提出“通过推动创新型神经技术开展大脑研究计划”,探索人类大脑工作机制、开发大脑不治之症的疗法等。同年,欧盟启动“人脑计划”,通过超级计算机技术模拟脑功能,以实现人工智能。2014年,日本科学家发起神经科学研究计划,旨在通过研究灵长类动物高级大脑功能的神经网络,以获得对人类大脑信息处理和疾病的新见解。
“与欧美、日本的‘脑计划’相比,中国‘脑计划’更为全面。”朱君明介绍,中国“脑计划”从认识脑、保护脑和模拟脑三个方面,形成“一体两翼”的总体布局。“一体”,即以研究脑认知的神经原理为主体,比如,大脑的本质是什么,大脑是如何思考、学习、记忆的。“两翼”中,一翼是研发重大脑疾病(如阿尔兹海默病、帕金森病、自闭症等)的诊治、预防新手段,另一翼则是脑机智能新技术,例如脑机接口等。
科幻电影中经常会出现这样的场景:人类通过意念操控庞大的机械战甲,或是控制机械假肢活动。随着技术不断发展,这些人们想象中的场景逐渐变为现实,大众也开始对遥不可及的脑科学领域产生了浓厚兴趣。而脑机接口就是使梦想走向现实的一项重要技术。
朱君明解释,脑机接口是在人脑与计算机或其他电子设备间建立交流和控制的通道,绕过了神经和肌肉组织,直接将大脑与外部世界连接起来,使人通过“意念”即可控制外部设备。
脑机接口可分为植入式与非植入式两大类,前者虽然有一定手术创伤性及可能的手术并发症,但其采集到的脑电信号在信号质量、稳定性等方面都远远优于非植入式脑机接口。
“在医疗领域,目前临床应用比较广泛、成熟的脑机接口技术是人工耳蜗。人工耳蜗的工作原理就是将声音转换为电信号,通过植入体内的电极系统恢复或重建患者的听觉功能。”朱君明介绍,随着技术不断成熟,通过脑机接口还可实现“意念控制”,能帮助高位截瘫、脑卒中后偏瘫、渐冻症等患者,借助外部设备,重建肢体运动功能。
所谓“意念控制”,其实是通过植入电极,采集脑神经发出的电信号并进行解码,将“意念”提取出来,转化为如机械手臂等外部设备的动作指令。“2020年,浙江大学脑机接口临床转化研究团队成功地让一位72岁的高位截瘫患者‘意念控制’机械手臂,完成了握手、饮水、在电脑上打麻将等一系列动作。”朱君明说。
此外,脑机接口还可用于癫痫、抑郁症、贪食症等疾病的治疗。“我们遇到过一名15岁的癫痫患者。治疗前,该患者每月会出现4~6次癫痫发作时摔倒的情况,每天右手抽搐4~5次,根本无法正常上学。我们在患者脑内植入深部电刺激器,它可以自动识别癫痫的特征性脑电信号。一旦患者的大脑出现癫痫发作信号,设备马上识别到这一信号,发出电刺激,就可以把癫痫发作消灭在萌芽之中。”朱君明介绍,这名患者经过3个月的治疗,发作时跌倒的情况完全消失,每天仅有3~4次右手一过性发麻。现在患者恢复了正常的生活和学习,家长对疗效也非常满意。
虽取得了诸多突破,但朱君明表示,目前脑机接口技术的发展也面临不少瓶颈。
比如,我们对大脑的功能、工作机制认识不足,这直接影响脑机接口的研究。
再比如,即便是对于采集脑电信号更有优势的植入式电极,其采集范围也非常有限。目前较为先进的脑机接口技术,也只能采集到几千个神经细胞的放电信号,相对于人脑内的上百亿个神经细胞来说,不过“九牛一毛”。
此外,如何解决植入式电极带来的排异反应,如何实现产品化等,都是脑机接口临床应用面临的难题。
“未来,脑机接口技术在康复治疗、疾病的早期预警、神经功能重建等方面还有很多值得探索的地方。”朱君明说,“大脑研究领域近年来发生了翻天覆地的变化。相信随着人类对脑的认识越来越深入,发挥大脑功能、诊治大脑疾病、模拟大脑机制,将不再是一件高不可攀的事情。”
原标题:《脑科学 让幻想照进现实》

马斯克称将大脑上传到云端脑机市场未来规模可达千亿行业风口将显现?(附概念股)
机构预计,到2040年中国脑机市场规模预计会达到1250亿元,该板块或能成为下一个风口?
CEO马斯克称,他已经将自己的大脑上传到云端,并已经与自己的虚拟版本交谈过。马斯克的这一句话彻底引爆了A股脑机接口概念股,其中 (603869.SH)直线封板, (300238.SZ)等股跟涨。机构预计,到2040年中国脑机市场规模预计会达到1250亿元,该板块或能成为下一个风口?
7月19日,狗狗币联合创始人比利· 称,“如果你能够将大脑上传到云端再和自己的虚拟版本交谈,你们会成为朋友吗?”,对此马斯克回复道,“我已经做过了”。
马斯克的意思可能是指他的神经科技公司Neuralink,该公司研究对象为脑机接口技术,目前正在开发脑机接口。据了解,脑机接口就是将极小的电极植入大脑,利用电流让电脑和脑细胞“互动”。该设备将允许计算机将人的思想转化为行动,让他们仅仅通过思考就能执行诸如打字和按按钮等操作。马斯克曾表示,该公司计划到2022年开始在人类大脑中植入计算机芯片。马斯克还表示,该设备对于人类弄清如何与先进的
联合市场研究公司指出,2020年脑机接口的市场规模达到14.6亿美元;如果从脑机接口可影响到的应用领域来看,不论是医疗、 还是消费,都将带来远超于十几亿美金的巨额市场空间。QY Research的数据显示,2019年全球脑机接口市场规模已经达到了12亿美元,预计2026年将达到27亿美元,年复合增长率为12.4%,其中北美地区是全球最大市场,占总市场份额超过六成。
事实上,国内脑机接口产业已获得国家的高度重视,在信通院日前举办的脑机接口产业发展重大问题座谈会上,会议一致认为“十四五”期间是脑机智能发展的关键窗口期,需要汇聚国内创新资源适当超前部署技术和产业工作,推动数据、试验环境、软件工具共建共享,形成规模效益。并加大人才培育和共性平台建设,加快评价方法研究,以应用为导向推动相关产品迭代。
回应指出公司目前聚焦在城市安全、 这块的实际业务和订单。据悉,目前A股中布局脑机接口的上市公司较少,其中 在互动平台曾指出,公司与同济大学合作推进“脑智同飞”联合研究中心、在上海成立了 及脑科学研究院等,结合讯飞智能语音和认知智能的技术优势,积极开展前瞻布局研究。
也曾在互动平台中指出脑机接口是控股子公司苏州能斯达研发的在新型柔性触觉 类脑交互方面的一个应用,但目前相关技术仍在研究早期阶段,有一定的不确定性。 称公司与妞诺霄云签署战略合作协议,双方将在青少年身心健康领域、搭建脑电病理数据库及算法等脑机交互数字疗法上以及探索研究表情捕捉、脑电读图数据分析等面向下一代互联网产品的技术领域上开展合作。
脑机接口技术是近年来世界范围内前沿技术之一,下游可应用于包括医疗、 、军事等应用领域。据中研产业研究院统计,目前中国的脑机接口市场规模在十亿元,还不到全球市场规模的十分之一。预计到2040年,中国脑机市场规模预计会达到1250亿元,年均复合增长率在26%。
与创新发展中心高级工程师周洁表示,脑机接口领域全球专利加速增长,专利许可日趋活跃。脑机接口应用的范围可以很广泛。因此很多咨询研究机构都非常看好脑机接口技术,尽管现在市场规模可能有10余亿美元,但是增长很快,未来几年增长率不会低于10%。
认为,脑机接口有望成为下一代人机交互技术,同时未来随着元宇宙的不断发展,以及脑科学的不断探索,脑机接口将成为继VR、AR之后下一代元宇宙入口。
(002173.SZ):公司与许科帝教授等合作方合资设立“脑机接口” 项目公司,以“脑机接口” 技术、生物医学工程相关技术、医疗仪器开发等高新技术的研发和成果转化为合作内容。
(300238.SZ):公司是再生型医用植入器械国家工程实验室、再生型生物膜国家高技术产业化的示范基地;主打产品生物型硬脑(脊)膜补片,是国内脑膜市场第一品牌。
(002230.SZ):公司于2019年与华南理工大学等共同投资设立脑机接口公司——广州华南脑控智能科技有限公司。与同济大学合作推进“脑智同飞”联合研究中心,在上海成立了
(300007.SZ):公司在互动平台指出,脑机接口是控股子公司能斯达研发的在新型柔性触觉
(300459.SZ):公司与妞诺霄云将在青少年身心健康领域、搭建脑电病理数据库及算法等脑机交互数字疗法上开展合作。
央视为程序员拍了纪录片,《码农的异想世界》可爱和梦想齐飞
码农,是程序员的自嘲。我们的生活、每个动作,甚至探索世界的方式,背后都与码农编写的密密麻麻的程序代码密不可分。
在“五四”青年节到来之际,中央广播电视总台影视剧纪录片中心特别推出3集纪录片《码农的异想世界》聚焦程序员群体,于5月2日至4日每晚20:30档在CCTV-9纪录频道播出。
在外界的一般认知中,程序员仿佛永远穿着格子衫、大裤衩、人字拖,捋着堪忧的发量、鼻梁上架着厚厚的镜片,不善与人言辞……而真实的程序员们远比我们想象得要温情和浪漫。
纪录片采访了20余名不同岗位的码农,趣味性讲述了码农工作中的技术硬知识、描摹他们的生活状态以及他们在平常工作中为社会带来的细微改变,让观众看到那些乏善可陈的生活中,闪闪发光的科学梦想,看到那些“头脑奇奇怪怪,人却可可爱爱”的码农们在0与1的世界里编织的意义之网。
图形引擎程序员张业祥,1990年生,今年32岁,已经是个资深老码农了,他打造过很多爆款魔法表情,也许你的很多自拍特效就出自他手。
杨越麒硕士从中科院自动化所毕业,没有按照父母期待的轨迹从事科研工作,而选择在互联网大厂做一个视觉算法工程师。为让相机具备类似夜视的功能,数个夜晚,他摸遍了西二旗所有光线昏暗的地方,在一点点的测试与优化中,寻找写代码的意义。
曹银川,从2012年开始做人工智能方向下的自然语言处理,他独创了遗忘算法,模拟人脑“用进废退”的工作机制,试图让电脑读懂人的语言,做出机器大脑,在虚拟世界生成自己的副本,实现数字永生。
1992年出生的火箭少女程晓倩,用自己研发的飞控软件放飞了4枚火箭。
代码在码农手中可以修复万物,B站UP主大谷(1990年出生)用AI修复了100年前的老北京影像火遍全网,博士生杨溯用代码修复了安岳石刻1400年前的唐代卧佛涅槃像。肖玮研发声音的降噪算法,帮助听力衰减的老人还原一个清晰美好的世界。
也有人把代码写入故乡。24岁的郭兴勇,毕业后新晋为一名北漂嵌入式软件工程师,他为甘肃农村种蘑菇的父母研发了一个自动化蘑菇小棚;1987年的王金悦带着想帮爸妈种地的愿望,辞去了高薪的互联网管理层工作,回到了农村老家,经过6年的艰苦研发,机器人初具规模,等待着市场的检验。
这群奇思妙想的“码农”们将自己的“硬核”技术与时代需求相结合,不断探索着代码让现实世界变得更加美好便捷的新可能。
图形引擎程序员张业祥说,“程序员发量可以输,穿衣服装可以输,唯独技术是不能输别人的。”
试图让电脑读懂人的语言,正在创造“机器大脑”的曹银川说,“有那么多大佬在改变世界,我是不是也应该考虑考虑改变一下世界。”
帮听力衰减的老人研发降噪算法的肖玮说,“希望时间可以稍微慢一点,我可以把算法打磨得更好一点。”
纪录片《码农的异想世界》多角度、全方位展现了新时代年轻程序员们追逐梦想的过程,鲜活体现中国程序员群体的独特个性与生活状态,在代码的热土里,码农默默耕耘着。他们尝试用科技带给普罗大众快乐,用创造力带给社会便利。也许他们无法窥见未来世界的全貌,但是一定程度上的未来由他们一键一键敲打出来。