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【凯泰动态】凯泰资本战略投资PARADROMICS,助力脑机接口产业化

数字科技与生物技术是驱动经济长周期的基础技术,脑机接口作为两者交叉的前沿性硬科技,是下一个时代人机交互的新范式,将进一步大大提高人机交互的效率,增强人体的生理能力和认知能力,解决神经类疾病的治疗和康复。脑机接口技术的普及应用,对运动肢体功能修复和人体感官功能修复具有重大意义,将是全球6亿神经连通性障碍患者的福音。

  

  2019年5月,美国脑机接口公司PARADROMICS完成数百万美元的Pre-A轮融资,投资方包括凯泰资本和美国本土数家专业风险投资机构。

  PARADROMICS注册于2015年1月,总部位于美国“硅丘”奥斯汀。公司正在开发的脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术,旨在让失明、失聪、失语以及瘫痪等全球近6亿严重连通性障碍患者与外界重新建立连接,其技术应用将率先帮助语言障碍者重新获得实时交流能力。

 

图:PARADROMICS公司LOGO

 

DARPA唯一资助的BCI初创公司,多学科交叉的领先研发团队

  Paradromics创始人兼CEO Matt Angle博士是神经科学领域的专家,拥有卡内基梅隆大学生物学学士学位,并在德国海德堡大学马克斯-普朗克研究所从事神经科学研究并获得博士学位,之后又在斯坦福大学从事博士后研究,专注于设计和细胞间进行连接与通信的纳米材料,旨在开发神经科学领域的下一代电子技术和产品。

  公司拥有多位交叉学科领域的博士专家,涵盖计算机科学、脑神经科学、材料学、临床医学、集成电路等领域。团队技术研发能力全球领先,产品化能力和执行力强,是唯一获得美国DARPA(美国国防部高级研究计划局)在脑机接口领域资助的初创公司,其他被资助者均为学校科研机构。

 

 

图:PARADROMICS核心团队

 

BCI是类脑智能率先落地应用方向,核心瓶颈在于带宽传输能力

  脑机接口技术是在人或动物大脑与外部设备之间建立的直接连接通路,允许大脑与外部机械设备进行交互。该技术隶属于类脑智能领域,是人类由弱人工智能向强人工智能时代发展的途径之一。

  受大脑机理认知水平的限制,类脑智能尚且处于实验室研究阶段,技术成熟周期较长。脑机接口是类脑智能方向目前唯一可以实现产业化落地应用的领域。

  通过脑机接口实现人机混合系统控制,已经在医疗健康、康复保健、认知增强、消费娱乐、智能家居、商业咨询等多领域获得初步应用,全球范围内已经出现十几家脑机接口技术应用企业。

  2019年2月,美国FDA发布了非临床脑机接口设备测试指南草案,这是世界上第一份有关脑机接口设备的测试指南,标志着脑机接口技术渡过概念期,进入标准化、规范化高速发展的新阶段。2019年7月,Elon Musk创立的脑机接口公司Neuralink公布了其近2年秘密研发的技术成果,使得脑机接口技术再次进入公众视野。

 

 

图:类脑智能产业链

   凯泰资本通过系统研究发现,在大脑机理认知水平突破之前(现阶段为万分之一的水平),脑机接口技术的发展主要受限于脑神经信号采集和传输的带宽能力。根据Stevenson定律(脑机接口领域的“摩尔定律”),平均每7.4年可同时记录的神经元数量才可翻倍,现有水平可实现几百个电极下同时跟踪记录500多神经元信号(采用犹他阵列电极的研究范式)。现有的最高的ITR(信息传输速率)水平在300+bits/min,相当于每分钟拼写40个字母(现有范式下的理论最高速度);学界预计,在2040年非植入式的BCI语言输出速度有望达到人类水平。

 

 

图:脑机接口技术的史蒂文森定律

 

 

PARADROMICS是侵入式BCI的行业领先者,唯一实现高带宽采集与传输解决方案的技术公司

  PARADROMICS公司于2017年11月发布了第一代样机产品,包括三大核心部件:100×100微丝电极阵列、CMOS神经传感器阵列、神经信号处理芯片。2018年8月,公司完成样机升级,由100×100阵列升级为256×256阵列,微丝根数由10000升级为65536,神经信号传输速率达30 gbps。该信号采集能力比目前临床试验中最先进的犹他阵列的信号采集能力高出百倍。今年4月,样机在小动物和大动物身上做活体试验,验证了技术的有效性,预计于2021年进入人体临床试验阶段。

 

 

图:公司已成型的医疗应用产品

 

  根据DARPA的研究规划,公司将在2021年前完成侵入式产品的研发,将目前的原型机进行微型化和无线化。将其中的所有芯片、传感器阵列和微丝电极阵列全部集成在1cm×1cm的芯片上,达到可植入设备的尺寸和性能要求。

  未来,在技术产品化的执行路径上,主要包括以下核心环节:

  1.通过高密度微丝电极阵列与脑神经细胞建立高带宽信号连接,解决高带宽信号采集问题,实现100万神经信号的采集。

  2.利用高增益的神经信号传感器阵列实现信号的降噪和放大,将FPGA计算芯片、数模转换芯片、电源控制芯片等集成在模组上,实现对检测信号的后续计算与解析。

  3.采用自主研发的数据压缩技术,对高带宽脑机接口设备的神经信号数据(30GB/s)进行指数级压缩、计算和解析,避免传输过热对脑组织的损伤。

  4.利用电感耦合的方式实现侵入式脑机接口设备的长久稳定的无线供电,解决脑机接口设备普及应用的核心瓶颈。

 

 

图:公司为DARPA设计的“NIOB”芯片组合草案

 

  PARADROMICS公司完成了成熟原型机的研发并进入动物的临床试验,在技术路径上完成了逻辑验证。研发的微丝电极阵列解决了神经信号的高带宽传输问题,为后续的脑机接口应用服务提供了基础性支撑,是目前市场上唯一满足尺寸指标和性能指标的解决方案,技术上具有领先性和稀缺性。

 

 

凯泰资本秉承行业研究驱动投资理念,持续关注信息科技、生物技术前沿领域技术创新 

  创新投资本质上投的是未来,前瞻性的判断力与洞察力离不开系统且深入的行业研究及思考,行业研究工作一直是凯泰资本执行模式的核心。凯泰资本相信深入的研究能赋予我们卓越的洞察力和判断力,帮助我们做出更好的投资决策。与众不同的研究能力能够更好地帮助我们在行业内建立起广泛而有效的连接,有助于我们发现价值、创造价值和成就价值。

  凯泰资本已投资布局了智能翻译领先品牌新译科技、专注语音降噪技术的大象声科、语音识别输出技术和产品服务的声瀚科技、提供专业语音合成服务的标贝科技、自然语言理解方向的零秒科技、机器视觉技术开发与应用的大道智创、机器学习和计算机视觉前沿技术的帝视科技、全球领先的脑机接口技术应用的PARADROMICS。PARADROMICS在生物技术与信息科技领域的领先交叉技术实力,必将为全球神经领域和信息科技领域的基础研究和产业化发展带来新的范式变革。

 

 

图:凯泰资本在人工智能领域的投资布局

 

  凯泰资本将继续秉持“发现价值、创造价值、成就价值”的核心价值观,以前瞻性的研究驱动投资,持续关注经济长周期下信息科技、生物技术的前沿发展以及对未来社会的全面颠覆与破坏性创新。我们将以全球化视野发现并支持拥有梦想的团队及具有核心竞争力的创新技术公司,以创新资本的力量推动全球顶尖科学技术成果转化与产业化。让生命变得更加幸福,让社会变得更加美好!

 

参考资料:

1. Gopala K. A. et, al. Speech synthesis from neural decoding of spoken sentences, 2019.

2. Tim Urban, “Neuralink and the Brain‟s Magical Future”. 2017.

3. Yuanqing Li, et. al. Proceedings of the IEEE, 2016.

4. Jonathan R. et. al. Next-generation probes, particles, and proteins for neural interfacing, 2017.

5. Adam Piore,“Government Seeks High Fidelity Brain-Computer Interface”, 2016.

6. DRAFT GUIDANCE, Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation -Non-clinical Testing and Clinical Considerations, 2019.

7. www.engineering.com

8. http://tech.sina.com.cn/d/i/2017-06-26/doc-ifyhmtek7770655.shtml

 

 

生物技术、人工智能与数字科技在去中心化智能网络时代的超融合,尤其是基于大数据的算力和算法,正在改变传统硬科技的研发体系和底层逻辑,加速新技术的推陈出新。凯泰资本投资脑机接口项目PARADROMICS,我们希望将生物技术、人工智能与数字科技带进生命科学领域,推动新技术在生命科学领域的融合创新,以全新的思维更快更好地解决那些未被满足的医疗需求。我们希望PARADROMICS能为那些长期被神经性疾病困扰的患者点亮一盏希望之灯,为生命带来更多的快乐。