經濟觀察報 周悅/文 當26歲的林韻抵達攀巖墻的頂點時,圍觀者爆發出熱烈的掌聲——完成這項挑戰的林韻是一名右腿截肢者,他借助一條智能仿生腿發力,踩住了每一個巖點。
林韻從小就是運動健將,以體育成績全市前三被重點高中錄取。然而,中考后第三天,意外降臨。自此,行走成為他最害怕的事情。他曾試過無數假肢,這些假肢要么只有裝飾作用,要么讓他受盡折磨。“我穿著傳統機械假肢,就像拄著一條不穩的拐杖,走平地都會摔倒,要麻煩周圍人。拖著假腿時,我只能甩胯,半步半步往前邁,腰椎痛,會變形,姿勢也怪,因此被起了各種外號”,這一度讓林韻很痛苦,不愿意走出家門。
2021年,林韻報名成為強腦科技的智能仿生腿研發測試兼產品體驗官。此后,他不僅實現了自如的行走,還完成了攀巖、沖浪、跳傘等極限運動。
如今,強腦科技的仿生腿已經實現量產,走出了從實驗室到市場的關鍵一步。
2月以來,因為杭州“六小龍”的新聞熱度,強腦科技被慕名而來的參訪者踏破門檻。在這里,參訪者不僅能看到林韻們大步流星,仿生手的使用者們彈鋼琴、寫書法,還能看到他們與工程師、科學家共同調試設備、研發新產品。
目前,強腦科技已完成約3億美元融資并投入研發,在腦機接口領域中與馬斯克的Neuralink并列為全球融資規模最大的兩家公司。
在馬斯克的想象里,腦機接口技術最后會幫助人類達到“永生”,保存人類的記憶和大腦信息。他選擇了風險更大的侵入式腦機接口技術——通過開顱將電極插入大腦,率先幫助全身癱瘓的病人和失明的人進行恢復。
強腦科技選擇了另一條路線。在強腦科技創始人韓璧丞看來,非侵入式腦機接口路線前景更廣。最基礎的,是讓殘障人士有尊嚴地活著。
韓璧丞提到,在中國,肢體殘疾的殘障人士有2472萬,然而假肢的使用率可能不到1%,動輒幾十萬的進口假肢讓他們難以負擔。
韓璧丞希望,在未來10年,能夠幫助100萬肢殘人士安裝神經智能假肢并恢復日常生活,能夠幫助1000萬飽受自閉癥、老年癡呆、失眠困擾的腦疾病患者。
強腦科技是杭州政府早早押寶的一條“龍”。2015年,強腦科技創立,比Neuralink早一年。2018年,杭州未來科技城領導跨越萬里飛到波士頓,與當時還在哈佛大學攻讀博士的韓璧丞聊了三四個小時,“聊得最多的竟然都是腦機接口未來的發展”。
不久后,強腦科技從波士頓搬到杭州。現在,強腦科技總部所在的錢學森路上,數十家與腦科學、人工智能產業高度關聯的企業形成了一個緊密的生態圈——從電子皮膚、神經反饋算法到云計算,每個細分領域大多可以在半徑5公里內找到協作伙伴。
腿隨心動
林韻仍然記得2021年第一次使用仿生腿的場景,裝配師鼓勵他邁步走,但他習慣了拖著假肢走,突然甩開腿,總感覺下一秒會摔倒。
林韻邁出第一步,仿生腿自動調節支撐力,步伐竟意外平穩。林韻慢慢找回了兩條腿走路的感覺。
這份支撐源于算法與硬件的雙重革新,以及無數次硬件與軟件版本的迭代。
傳統假肢依賴機械結構,而仿生腿集成了多種傳感器,實時采集數據,經過算法處理后轉化為指令,控制產品的液壓系統,使仿生腿針對當前運動狀況進行動態的實時適配,走起路來更加自然流暢。
強腦科技的一位工程師告訴經濟觀察報,仿生手及仿生腿的使用者不需要做任何手術,只需要用大腦“意念”控制肢體,就可以完成精度要求非常高的活動,做到真正的隨心而動。但腦電信號非常微弱,約等于一節5號電池電壓的百萬分之一,還需克服噪聲等干擾。
強腦科技團隊選擇在傳感器和算法能力上突破,更有效地捕捉殘肢上的信號。由他們團隊自主研發的新式電極材料——固態凝膠電極解決了信號采集難題。大量測試結果顯示,在不涂抹導電膏的情況下,信息精確度接近95%。
林韻曾在趕公交時被一處小陡坡絆倒,仿生腿的傳感器當場碎裂。
他第一時間聯系了科學家團隊,并將當時的數據上傳到云端排查問題。科學家團隊發現,這不僅是林韻一個人遇到的問題,而是仿生腿使用者的一個共同痛點:人的膝蓋非常靈活,在陡坡路面上行走完全沒問題,但是仿生腿的最大活動角度無法達到。
因此,強腦科技在新一代的仿生腿產品上使用了新材料,提升最大活動角度,并且增加了緊急避險功能。當用戶在不平路面失去支撐力時,算法會調節并讓壓桿提供合適的支撐力量,減少摔跤等突發情況。
在新版軟件系統里,AI算法可識別草地、沙地、上下樓等多種地形情況,并動態調整參數。此外,仿生腿的系統還針對騎自行車、橢圓機訓練、打高爾夫球和乒乓球等特殊類型的運動設置好預定的模式,以便用戶切換。“比如上樓梯時,系統會提前增加膝關節阻尼,防止打滑;遇到坑洼路面,緊急避險算法能在0.1秒內增強支撐力。”強腦科技的一位工程師告訴經濟觀察報。
當林韻被問到如果不考慮任何因素,還希望仿生腿有什么改進時,他說:“我能想到的痛點,已經都反饋給我們的科學家解決了。我曾經想過能否真正做出鋼鐵俠的盔甲或者動力能源,讓我飛起來或者跑得比博爾特還快。”
強腦科技的相關負責人表示,未來科技發展,林韻的想法或許能夠實現。
韓璧丞認為,腦機接口在未來5至10年內,會發生三個階段的變化,分別是:修復、增強和更高階的交互。修復是幫助最需要的人如有腦疾病、肢體殘疾的人恢復生活;增強方面,例如根據老人的意識為其提供機能補充,讓每個老人多走5至10年的路;未來可能不需要再通過語言對話,大腦一想就能把消息傳遞出去。
創新以人的需求為先
古月使用仿生手近5年,他的頭像是他彈琴時拍下的照片。
大學畢業后,古月因一場意外,失去了左手。在接觸到強腦科技的智能仿生手后,他開始學鋼琴,“我不再介意別人提到我的手”。
他介紹,傳統假手有兩類,一種屬于美容裝飾品,不能活動;另一種是機電假肢,通過開關裝置來實現固定動作。在接觸過傳統的產品后,他直接放棄了。“那些假肢需要我不斷學習和適應,而不是適應我的需求”。
古月以拿水杯喝水這一動作向經濟觀察報展示差距,傳統假手是要伸腕和扣腕觸發開合,動作僵硬得像夾子,沒有夾住的話,水就會灑一身。強腦科技的仿生手則符合使用習慣,伸手去抓水杯,彎曲手臂喝水。
古月的另一重身份是強腦科技的工程師,他在2019年加入強腦科技,并與團隊成員合作研發,尤其是一些滿足用戶需求的輔助功能,比如在吃飯握刀叉、寫字握筆等長時間握住物體時,仿生手會進入鎖定狀態,減輕負擔等。
讓古月印象最深的一次迭代是一場“減重攻堅戰”。
把仿生手做得更小是強腦科技團隊一直以來的挑戰。最開始的時候,用戶使用仿生手時需要攜帶一個類似大箱子的控制盒,保證續航能力。此后,研發團隊不斷縮小主板和馬達,直到做到仿生手和人的手臂差不多大小。
不過,過度減重又帶來了新問題,他們曾經選用一種強度較高的塑料用于手指的材料,讓整個手掌更輕便。用戶實際體驗后反饋,只能提不超過5公斤的重物,強度太低不滿足日常生活需求。
古月及強腦科技團隊了解后,追到全國各地,為這批用戶換上新的金屬材料,單個手指的重量增加4克左右,但能提20—30公斤重物。“過去,我們覺得變重是一件非常不好的事情,但是用戶覺得耐用更重要,這是很重要的啟發。”古月說,如今,他們在研發新一代仿生手,希望在小巧美觀的同時,耐用性更好。除此之外,強腦科技團隊還希望真正實現“觸感”,能在握手時感受對方手心傳來的溫度與力量。
2020年,強腦科技智能仿生手實現量產,這是全球首款實現直覺神經控制的量產智能義肢,市場價10余萬元,是國外同類型產品價格的1/7到1/5。
強腦科技相關負責人介紹,歐美國家的醫療保險及商業保險基本能覆蓋殘疾人假肢等輔助設備。目前,國內商業保險在殘疾人支持方面還不成熟,大部分殘障人士需自己花錢購置假肢,因此產品性價比很重要。
近年來,強腦科技聯合各地殘聯、基金會等組織,以極低甚至免費的價格為符合條件的人提供智能仿生手、智能仿生腿,如“前臂缺失公益項目”,惠及的用戶遍布全國70%的省份。
此外,強腦科技還在全國多家康復中心以及裝配中心組織培訓,手把手向技術人員介紹仿生腿和仿生手的使用方式、參數調整等,以便讓更多一線人員理解新的技術與用法。