不开颅,也能“读懂”大脑:强脑科技如何让脑机接口走出实验室
提起脑机接口,多数人的第一印象还停留在科幻电影中,神秘、遥远。但强脑科技早已让这项技术走出实验室,走进了普通人的生活。
《华夏时报》记者观察到,残疾人佩戴仿生手,仅凭意念驱动五指独立起落,完整弹奏钢琴曲;截肢者装上仿生腿,自如完成深蹲、攀岩、上下台阶,日常行走外观与常人看不出差别。对比传统假肢只能做简单的开合,创新技术改写了国内康复器械的应用形态。
在全球脑机赛道中,海外企业热衷于攻坚侵入式前沿技术,国内强脑科技也在追求科研突破。经过十多年深耕非侵入式脑机领域,强脑科技走出了一条规模化落地的“中国路径”,通过自主研发打破海外技术垄断,用量产降低成本,让高端康复科技能惠及大众,也为中国未来产业的落地提供了样本。
做自己的“ 钢铁 侠”
初中刚毕业那年,小林在家干农活时遭遇高压电事故,不幸失去右腿。
“这个事当时差点要了我半条命。”小林称,严重的伤情让他没办法立刻安装假肢,在家养伤达两三年。那几年,他出门只能拄拐杖、坐轮椅,很多地方去不了,生活十分受限。
村里残疾人数量极少,很多村民从没见过这种情况。闲言碎语,伴随了他的整个青春期。
“村里人都觉得我这个小孩肯定废了。经常有人说,我要是离开父母,根本养不活自己。”小林表示。
他心里一直不服气。“我那时候还不到二十岁,特别年轻,我第一个愿望就是,靠双手养活我自己。”
身体稍微好转后,他跟家里人说,想装一副假肢、出去找工作。他装的第一副是普通机械假肢,能站起来,却不稳。“我经常摔跤。以前很普通的一件事,对我来说变得特别难、甚至做不到,打击很大。”小林称。
哪怕走路频频受挫,他还是坚持外出打工,在深圳一家 LED 灯具厂做流水线操作工。进厂第一年,他靠自己干活攒下一万块钱,全部交给了妈妈。
小林坦言,“我那时候特别开心,不仅能养活自己,还能挣钱给爸妈花。”
做了一段时间流水线,他发现工厂工作重复单一,没有上升空间,学不到东西。偶然一次机会,他看到深圳残联官网在面向残障人招聘,于是果断报名、顺利入选。面试时,强脑科技创始人的一句话打动了他:想做一款好的智能关节,让中国 老百姓 都能穿上好假肢,重新回归社会。
进入公司后,他成为最早的下肢假肢产品测试兼体验官,深度参与产品研发和用户调研。产品的改良建议,全部来自他真实的生活体验,并推动了产品的两大升级。
一方面是安全性。“我姐姐过生日那次,大家一起出去玩,我特别想跟上大家的步伐。”小林回忆道。那天他穿着老式机械假肢,越想走快越走不快,路上碰到一颗小石子,当众摔在大街上。
“那一瞬间,我感觉尊严全部摔碎了。我想融入大家、跟上大家,但是我做不到。”小林说,很多人以为摔跤只是疼一下,对残障群体不是这样。年轻人摔跤只是难受、受挫,年纪大的残障朋友摔一跤,很可能骨折、住院。
为此,他建议研发团队把安全防摔、落地缓冲作为假肢研发的核心标准,让假肢着地瞬间自动计算缓冲力度,以应对突发路况。
另一方面是自然步态。“很多残障朋友不愿意出门,不是不想,是走路姿势太奇怪。”他表示,普通假肢哪怕穿长裤,看着也很僵硬,走路一瘸一拐,一眼就能看出异常,走在路上总被人盯着看。
“以前我穿旧假肢,永远跟不上朋友的步伐,走着走着就落在最后。”他很清楚这种落差带来的社交困境,一起出去玩,别人总要等你、照顾你,久而久之,自己不想出门,朋友也不愿带你玩。
在用户需求的推动下,强脑科技优化智能关节步态算法,实现走路灵活交替、快慢随心。他边说边跟记者演示起来,裤脚一放下来,他走路显得很自然,想慢走就慢走,着急了就能加速快走。按小林的话说,这叫“腿随心动”。
走出阴霾的他,也重新找回了热爱的事情。坚持健身三年多,他站上残疾人健美比赛的领奖台拿下冠军,是国内第一个登上健美杂志封面的残障人士。
从被全村断言“养不活自己”,到自力更生、参与国产智能假肢研发,他说自己一路走来,只想证明一件事。残障,从来不是人生的终点。
把最难的技术做稳、做民用
在普通人的印象里,传统假肢只能完成简单的张开、闭合动作,无法实现精细化操作,根本原因就是无法精准捕捉、解析人体复杂的神经指令。
脑机技术的核心难点,藏在看不见的神经信号里。人体体表的生物电信号极其微弱,日常的肢体活动、环境电磁干扰,都会轻易覆盖有效信号。想要精准读懂人的运动意念,再同步转化为机械动作,这是全球范围内的难题。
市面上常见的仿生设备,大多只能实现整体联动,灵活性有限。而强脑科技的智能仿生手,能够做到五根手指独立控制,每一根手指的屈伸、拿捏都能匹配用户的真实意图。不少用户依靠这套设备完成钢琴演奏、毛笔书写等精细动作。
效果背后是其研发团队十年如一日的打磨。实验室的技术研发,有着恒温、降噪的稳定环境,容错率高、可反复试错。但民用场景复杂多变,户外温差、电磁干扰、日常肢体活动,都会影响信号稳定性。
为打磨适配残疾人的产品,创始人带领研发团队走访了数百个残疾人家庭,每到一户便长时间同住,观察记录他们日常起居、行动操作的真实习惯,以此为依据迭代优化产品设计。
为了适配真实生活场景,研发团队持续优化 传感器 硬件与算法,通过千万次实景测试提升设备抗干扰能力,确保产品在各类环境下稳定工作,杜绝操控卡顿、动作脱节等问题,实现意念与动作的无缝衔接。
其中,“单指独立控制”是最难攻克的问题之一。强脑科技相关负责人对本报记者分享道,人手拥有27个运动自由度,不同手指、不同动作对应的神经信号差异极小,传统算法无法精准区分。强脑科技通过拆解海量人体运动数据,迭代算法模型,成为全球首家实现仿生手单指直觉控制并成功量产的企业,填补了行业产业化的空白。
硬件层面的优化同样关键。强脑科技复刻人体手部的骨骼传动结构,在轻量化、舒适度、灵活性和稳定性之间找到平衡,解决了传统仿生设备笨重、僵硬、佩戴不适的问题,使动作更接近人体习惯。
“实验室研发可以反复试错迭代,但面向残障人群的康复产品,直接关系用户的生活质量,日常使用不容许任何失误。”上述相关负责人表示。
行业发展初期,国内脑机产业面临较大的技术瓶颈。高精度电极材料、关键硬件零部件依赖海外进口。海外企业凭借先发优势,在一定程度上推高了国内企业的研发成本,也制约了本土产业的发展空间。
为打破“卡脖子”困境,强脑科技开始全链条自主攻坚。针对传统设备体积大、需涂抹导电膏、使用繁琐、进口成本高等痛点,企业自研固态凝胶电极,无需导电介质,就能实现专业的信号采集精度,摆脱了对海外材料的依赖。
此后,强脑科技持续迭代核心算法,提升意念识别准确率。同时,公司实现核心硬件、产品架构全面自研与本土化适配,搭建起自主可控的供应链体系,降低海外供应链不稳定的风险。
目前,强脑科技在脑机接口、具身智能领域累计申请专利800余项、授权530余项,其中核心发明专利300余项,全面覆盖核心技术环节,专利储备规模位居全球脑机赛道第一梯队。
弯道超车
上世纪60年代起,美国开展脑机接口相关研究,在基础神经科学、信号解码和人机交互等领域积累深厚,高校、科研机构和科技企业长期投入相关创新,中美脑机企业在不同的发展节奏与市场环境下,各自形成了有所侧重的技术方向。
例如海外Neuralink聚焦侵入式技术,通过开颅植入电极片,精准读取脑部深层神经信号,主要服务渐冻症、帕金森、重度瘫痪、失明等重症患者,解决重症医疗问题,追求技术的极致探索。
强脑科技则选择非侵入式方式,无需开颅、无身体创口,依靠体表 传感器 捕捉脑电信号。虽信号精度略低于侵入式技术,但适配更广的民生应用场景。既能帮助肢体残障人士恢复运动能力,适配康复助残需求,也可干预孤独症、多动症、抑郁症、阿尔茨海默症等脑神经类问题。