近年来随着科技的不断进步,脑机接口作为前沿科技产业进入了快速发展期,已被应用于医疗康复、教育、娱乐等领域。根据相关数据显示,2020年全球脑机接口的市场规模达到14.6亿美元,预计到2027年市场规模达36亿美元,年复合增长率约为14%。然而尽管前景广阔且发展迅速,但是脑机接口产业化发展目前仍处于初期阶段,面临着一系列待解决的难题和挑战,包括技术瓶颈、伦理安全等。为促进脑机接口技术的产业化发展,中关村产业研究院在调研访谈及自身对脑机接口行业长期观察的基础上,梳理并总结了脑机接口产业化过程中面临的四大难题,以供读者阅读。
(一)技术难题:整体而言,目前的脑机接口仅适用于一些简单的应用场景
技术难题是制约脑机接口产业发展的最关键问题。尽管脑机接口技术取得了不少进展,但是其功能还远不能让人满意。具体来说,目前脑机接口的技术难点体现在以下方面:一是信号采集。电极是用来采集脑信号的器件,决定着脑电信号采集数量与质量,是保障脑机接口综合性能的前提。传统刚性电极存在高弹性模量、高致密性、弱生物相容性等缺点,因此急需开发新型电极材料克服上述问题;二是信号降噪与增强。通过电极直接采集到的脑信号通常比较弱且噪声干扰大,如何有效地降低噪声、增强脑电信号,是脑机接口技术的重要难题之一;三是精度与准确性。脑机接口需要高精度与准确性的控制以实现精细的操作,目前仍需在提高脑机接口的精度和准确性方面进行技术攻关;四是自适应性问题。脑机接口需与人体的生理特征和心理特征相适应,这需要大量的校准和培训课程,既耗时又耗力;五是安全性和隐私保护问题。脑机接口涉及个人隐私和安全问题,如何在技术上保障用户数据的安全性和隐私保护,是当前难题之一。
悉尼科技大学研发的石墨烯新型电极,具有高导电性、抗腐蚀、耐久性等优点
(二)商业难题:目前科研机构是主要客户,消费端产品未满足客户刚需且市场定位不明确
商业化解决的是脑机接口如何实现大规模产业化应用的问题。目前脑机接口商业落地难题主要体现在:一是应用场景不明确。尽管应用前景非常广阔,但是目前脑机接口主要面向科研端客户,在消费端未满足客户刚需。二是商业落地难。目前脑机接口的研发成本较高且往往需要进行定制化制造,因此生产成本比较高,导致产品价格昂贵,不易于推广。此外目前脑机产品可靠性也难以得到保障,导致不能获得消费者完全信任。三是投资风险大。作为一个新兴产业,投资机构对脑机接口项目及产品的系统全面认知较少,投资风险较大。四是缺乏标准化与监管政策。目前脑机接口的技术标准和规范尚未统一,不同厂商的产品之间缺乏互通性,这给商业化带来了困难。
我国积极推进脑机接口标准制定
(三)人才难题:人才稀缺、培养不足、成本高
脑机接口涉及多个学科及多个行业,跨学科、复合型人才难寻。人才难题体现在三个方面:一是人才数量稀缺。脑机接口技术涉及多学科交叉,并要求研究人员具有丰富的项目经验和独立思考的能力,因此该产业所需人才具有高度稀缺性。二是人才培养不足。由于脑机接口技术属于新兴领域,该领域人才培养体系不完善,许多高校缺乏相关专业,在校学生的专业背景过于分散,无法提供专业性和行业性的知识技能培训。三是人才成本高。脑机接口初期研发开销大,创新周期长且缺乏资本支持的初创企业面临无法招揽到足够的高层次人才、大量人才流失、普遍薪资增加等高成本压力。
(四)伦理安全难题:隐私、健康、安全等
脑机接口的技术、应用等方面因素为脑机接口带来了伦理安全难题。具体来说,体现在下列方面:一是个人隐私和数据安全问题。脑机接口技术采集大量个人生理、心理和认知数据,如果这些数据泄漏或被滥用,将严重侵犯个人的隐私和数据安全。二是能力扩展和不平等问题。脑机接口技术可能会扩展使用者的能力,增强使用者的竞争力,导致个人或团体之间的不平等。三是健康和安全问题。脑机接口需设备直接连接到人神经系统,如果设计和使用不当,可能引发电刺激过度、感染和神经损伤等健康安全问题。四是意识控制和自由意志问题。脑机接口可能会引发对于意识受控和自由意志受损的担忧。
脑机接口可能会带来能力扩展和不平等问题