夜雨聆风
（文/观察者网 张广凯）
中国脑机接口领域迎来重要新玩家。
今年1月刚成立的格式塔科技，于3月宣布完成1.5亿元人民币的天使轮融资，这也是国内脑机接口领域最大天使轮融资。其创始人彭雷的前脑虎科技联创身份，以及背后的著名投资人陈天桥，也让格式塔科技更加受人瞩目。
而除了这些先天光环之外，格式塔科技在技术层面的更大意义在于，中国有了一家能够对标美国Merge Labs的超声波脑机接口企业。
由于Merge Labs的最主要投资方正是大名鼎鼎的OpenAI，这家押注超声波技术的企业看成是当下脑机接口领域最大的明星。
彭雷就此对观察者网解释，与马斯克Neuralink以及脑虎科技所代表的电学路线不同，超声波是当下唯一有望实现“全脑读写”的技术路径，意味着它有可能是脑机接口的终极解决方案。
彭雷指出，大脑的高级功能并非由单一区域决定，而是多区域神经环路协同运作的结果。电学路线虽然局部信号精准，但需要将电极物理插入大脑皮层，且无法移动，“就算插成刺猬也没法实现对更高级的大脑能力的破解”。
超声技术的核心优势在于能够对大脑任意区域进行读写，并有可能对大脑进行建模。而这也意味着，人类在获取更多数据之后，有望真正破译大脑运作的秘密，找到比当下大语言模型更接近人脑的全新AI技术范式。因此，格式塔科技将把“三分之一到一半的资源投入在AI上”，并将公司定位为“AI驱动的新一代脑机接口”公司。
彭雷也认为，格式塔科技与美国同类公司的技术差距大概在一年半左右，有望在两年后把差距拉平，并对中国最终在该赛道并跑乃至领跑充满信心。
不过需要注意的是，目前全球范围内超声波路线的分辨率还远远没有达到能够对全脑读写的水平，这也让格式塔科技短期的商业化仍局限于解决特定临床疾病，如慢性疼痛、中风、精神类疾病、阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）等。
当然，如果能够在这些适应症上顺利取证，无疑也是人类医学技术的巨大进步，造福大量患者，并带来能够闭环的商业模式。
对此，彭雷预计格式塔科技预计将于今年年底率先实现慢性疼痛的临床治疗。
以下为观察者网与彭雷对话全文：
为什么是超声
观察者网：我们可以认为，脑机接口是未来人类与AI共存的唯一方式吗？
彭雷：本质上来讲，我觉得脑机接口最大的想象空间是作为人脑跟 AI 连接之间的带宽，这是我们脑机接口从业者的一个终极目标。它的能力决定了人类未来跟 AI 之间能用怎样的通讯速度来交换信息，当这个带宽大到一定程度的时候，也许所谓碳基跟硅基生命的融合就有可能出现。
但这一切都得先从一个严肃的医疗器械开始，因为它毕竟是对人体进行的器械植入，它的天花板可以很高，但首先要定位于医疗器械，这是脑机接口的特质。
观察者网：那么格式塔科技的定位是追求终极场景，还是先解决特定的临床问题？
彭雷：我觉得两者都有。格式塔科技是我第六次创业了，之前也做过电学脑机接口，所以这次做超声脑机接口的时候，我们能够快速找到离市场近、覆盖人群比较大、需求比较明确、商业化闭环容易的适应症。像慢性疼痛、中风、精神类疾病、AD、PD（阿尔茨海默病和帕金森病）等等，每一种病都有百亿美金甚至千亿美金的市场，足以支撑非常清晰的商业化路径，这些都会作为我们去争取拿证的方向。
同时，超声路径相比于电学脑机接口的路径，天花板更高，具备对全脑读写的能力，这也是公司名字叫格式塔科技的原因，就是取其整体大于部分之和的概念。我们希望通过对大脑的整体研究，来持续提高对大脑读写的带宽及通道数量，这可能就能真正触及到我们前面说的，把人类跟AI 之间的带宽拉满。
我们认为，只有基于超声的技术栈，才有可能把这个带宽拉满，达到理想中的天花板。
观察者网：怎么理解超声波技术原理？
彭雷：我们对大脑进行信息读写，从物理学的本质上讲无非就是声、光、电、磁四种手段。像马斯克的电学路线，是把很细的电极丝插入大脑皮层，对相应区域的神经元进行读写，优点是局部信号非常准，时空分辨率也很高。但它的问题，一个是电极必须得通过手术插进去，而且插完之后就不能改位置了；其次，虽然大脑每个区域都有特定的作用，但很多高级能力是通过多个区域的环路来工作的，像现在我们的沟通中，其实语言、听觉、视觉、嗅觉、味觉、记忆、情绪、认知等各方面功能都在工作，如果我只对某个区域做信号记录的话，是没办法表征大脑的所有状态的。
那么超声之所以想象空间高，就在于它可以透过颅骨对整个大脑进行相对时空分辨率比较高的读写能力。先讲写的能力，我们有多重振源发出超声波，这种振源用相控阵的信号处理方式，可以实现经过颅骨之后在颅内的能量叠加，形成小到 4-8 毫米的焦点，焦点区域内的神经元就会被兴奋或者被抑制。这相当于有一个无形的电极插在脑内对应的位置，对 4-8 毫米尺度的空间进行开关。而且这个焦点是可以动态变化的，也可以有多个焦点，从而形成全脑写入的能力。
再来说读的能力。超声是读不到电信号的，超声能看到的是微小血管的血流变化。我们大脑里面有 860 亿个神经元，神经元的正常工作是要靠血管来提供氧气的，大脑里面所有毛细血管加起来长度有 100 万公里，这些细微的毛细血管跟神经元之间存在密切的耦合关系。如果我们能对全脑层面上的血流动力学进行建模，就可以推断出哪些区域的神经元在进行活跃或者抑制。虽然血流的动作会比放电信号有大概 1.5 秒的时间差，但通过算法，有机会将这个时间差压缩下来，所以这就形成了一种全脑读取的能力。
当然，现在受制于时空分辨率不够高，包括颅骨对信号的干扰，读的技术还不完善，是工程上要持续解决的问题，但我们一个很重要的假设，就是用超声聚焦、血流成像来实现全脑层面的读写。
观察者网：也就是说，我们不可能用电极来做全脑范畴的读写。
彭雷：对，就算插成刺猬也没法实现对更高级大脑能力的破解。我坚信大脑是一个整体大于局部之和的存在。格式塔科技这个哲学概念的含义就是如此，就算你把每个区域都记下来了，你可能还是无法描绘整个大脑，它在拼到一起的过程中，应该还有更宏观层面的能力涌现，这就需要在系统层面上做研究，而不是局部的神经元放电信号的研究。
与AI共同进化
观察者网：超声波能做到足够精准吗？
彭雷：大脑里面的毛细血管，最末端可能只有几微米的尺度，其实超声现在是读不到的。超声现在可以做到 500 微米，后面仍然需要靠工程层面上的努力把血管时空成像分辨率继续提高。现在我们可能只能读到毫米级的血管，以后慢慢能看到亚毫米级、100微米级的血管，等到最后能看到毛细层面上的血管的动态变化时，对神经元的动作就会有非常好的预测。
这里面会需要很强的多模态AI模型能力，所以格式塔科技会把三分之一到一半的资源投入在AI上。这也是为什么我们的美国友商Merge Labs是由Sam Altman成立的。 AI for science 的进展，会极大推动这个领域的研究。所以我们说超声脑机接口是 AI 驱动的新一代脑机接口。
观察者网：超声的技术难点在于硬件设备，还是模型建构？
彭雷：都有，它就像是个水桶，在硬件层面涉及到通道数、换能器效率、ASIC 芯片封装、散热能量、温控通信带宽等等，再加上模型、数据跟算法，边缘跟云端的计算能力，这都是工程能力的一部分。水桶的所有木板需要螺旋提升，才能持续提高时空分辨率。
而且我们的终极目标是能够实现全脑的高分辨率的多模态行为记录，不光是记录血流信号，也要记录电信号，甚至会记录光跟磁的一些信号，比如核磁信号和 CT 信号。其实就是对大脑的一个多模态的行为记录，在大脑行为跟人的表征之间建立起关系。这是一个终极的问题，这个周期可能会比较长，但这是值得我们做的事。
观察者网：AI能力可以弥补硬件能力的不足吗？
彭雷：对，我觉得这也是一个范式变化的机会。原来做局部的电信号解码，其实不需要复杂的多模态模型，用简单的卡尔曼滤波加分类任务，就能做到控制鼠标之类的事情了。但你真正去对全脑读写的时候，需要对听觉区、运动区、语言区等等不同的区域进行复杂计算。大脑就像一个网络，在同时执行多种不同工作方式的时候，它的解码要用到什么样的算法跟模型？其实现在人们还不知道。
但是 AI 在过去三年的快速进步，让我们可以有技术上面的一些创新突破了。大家可以看到，至少在新药研发层面上， AI 已经开始快速带来了一些颠覆性的成果。比如AlphaGenome的团队，也刚刚发布了做靶点预测的 AI模型。那么对于大脑解码，过去主要是没有数据，如果多模态数据采到了， 我相信 AI 也能够很快找到更有效的预测模型。
观察者网：超声在医学上的应用已经很久了，为什么现在才突然在脑机接口领域火了？与AI的进步有关吗？
彭雷：超声用在人身上有四五十年了，大家B超都做过，用来做成像、做调控也有几十年了。超声刀可以切掉组织，可以把癌细胞打碎，这都是过去二三十年就有的。但超声用在脑机接口上是最近十年的事情，人们发现用特定的相控阵形成聚焦穿过颅骨，是可以让神经元产生反应的。这个论文是 2014 年发表在 Nature 上面，到现在科学界研究了十年出头，工程界大概也就在两年左右，美国把超声用于大脑调控的公司大概都是两年之内成立的，中国的第一家就是我们格式塔科技。
所以从工程起步的角度来讲，大家时间其实差不多。目前大家更多是在研究如何在工程上做到小型化、柔性化、多模态化，以及拿到更好的能够用于模型训练的数据。这些进步跟 AI 是相辅相成的，没有好数据就不会有好模型，没有好的工程产品，你就拿不到好数据。为什么大语言模型能够做出来，是因为人类的互联网已经发展了 20 年，大部分信息已经被数字化了，所以才有大语言模型。所以说 AI 的演进跟工程化以及数据的获得是环环相扣的。
观察者网：中国跟美国相比，技术上有没有差距？
彭雷：我觉得从工程层面上中国一定是有优势的。各个领域都已经证明，在上半场确实美国比较擅长做原研创新，但一旦进入到大工业生产跟大众应用领域，中国的优势就会特别明显。我们觉得在脑机这个赛道上，技术科研层面肯定是美国、欧洲有先行优势的。这不光是指脑机接口，其实从神经科学、生理学到心理学的各方面研究，我们的基础科学还是有一定差距的。但我们的优势就是工程师红利，我们可以快速做出产品。然后就是我们的人口基数大，患者多，入组容易，所以从动物实验、临床实验到数据采集方面中国会有天然的优势，最后的应用场景也更大。格式塔科技跟美国几个友商，可能现在的差距在一年半左右，后面用两年的时间把差距拉平，我觉得是完全可能的。
观察者网：现在超声分辨率能做到什么水平？距离理想水平还有多远？
彭雷：这是好问题，就目前来讲，颅骨是大脑读写最大的障碍，因为颅骨既不透光，也只能微弱透磁，对声波来讲也会产生比较大的散射跟阻碍。所以在不改变颅骨的情况之下，我们只能够看到毫米级或者亚毫米的血管，还看不到微米级的血管。如果要实现高分辨率的血管信号读取，目前国外在尝试的是找去掉了一部分颅骨，或者换成了人造颅骨的患者，因为人造颅骨的材料对声波更透明，能够形成一个声学的透声窗，就可能实现更好的分辨率，所以这条路才刚刚开始。
当然这里讲的是终局，未来我们可能需要对人体做一些改造，但是在前期，我们说的疼痛、中风、精神疾病、AD、PD 等等这些疾病的治疗都不需要，用非侵入的方式就能对他们产生效果。
观察者网：所以你选择切换到超声路径，只是因为天花板更高，而不是基于侵入还是非侵入的考虑？
彭雷：我觉得有几个原因。首先这是我第一次看到有一种技术可以对全脑进行读写，电学永远做不到全脑。第二个原因，是它的临床适应症更广泛，因为电学针对的主要是渐冻症跟高位截瘫，但声学的话就可以针对疼痛，以及刚才我讲的各种，每一个都触及巨大的人群，离商业化更近。第三个原因就是它跟 AI 的结合，因为你能获得多模态的复杂数据，跟 AI 模型的相互借力更多。
而且我们谈论的不光是 AI 辅助，超声脑机能够发现新的大脑原理跟机制，也有可能会催生下一代的AI。你可以看一下最近 Sam Altman 的采访，包括 Ilya 的采访，以及 Demis Hassabis 的采访，他们都提到了，下一代 AI 训练中需要引入的一些新的原则，而且更多都是神经科学或心理学的范畴，包括用什么样的原则来模拟大脑，如何把情绪作为奖励函数，如何让下一代的 AI 能够有追求真相的意识，能够有同理心。这些都是神经科学跟人工智能相互促进的过程。所以我在很多次分享里面都提过一句话，人工智能跟神经科学是同一个硬币的两面，他们在相互解释、相互支撑。而在超声这个领域里面，我们能特别强烈地看到这个硬币两面的特征。
观察者网：通过模拟人脑，也可以找到不同于深度学习的AI新范式？
彭雷：有可能。现在深度学习跟人脑的一个重要区别，就在于人脑里面是没有反向传播的，那人脑是怎么实现知识学习的？这个学习的过程是怎么完成的？这是诺奖级别的问题。所以“人工智能之父”杰夫·辛顿，在拿到诺奖之后还要再回到多伦多大学去做神经科学研究。包括Demis也是神经科学的背景，你会发现 AI 这帮人跟神经科学其实是同一帮人。所以我们也会非常期待能去做这种同一个硬币两面的相互解释、相互支撑，我觉得这是未来最有想象空间的事情。
观察者网：格式塔科技是您跟陈天桥先生一起创立的，你们是怎么走到一起的？他也是选择了超声路线吗？
彭雷：天桥之前就是脑虎的投资人，去年我从脑虎离开后就跟天桥做了这个方向。天桥一直非常重视的这两个方向，也同样是人工智能和神经科学，所以我们就一起创立了格式塔科技。但是天桥本身并不限于超声赛道，他对大脑研究的各个赛道都有布局，也继续在脑虎里面做股东，也在 AI 领域有投资，他是一个有非常广阔投资兴趣的投资人。
年底实现疼痛治疗
观察者网：格式塔科技今年刚成立就融资1.5亿，满意吗？
彭雷：对，我觉得这一方面是因为国家对脑机接口的政策支持是非常可观的，大家都看得见。第二是因为在这个新的赛道上，中美之间差距更小。第三，我自身跟我们的团队在行业里面确实是最有竞争力的。所以我们可以仅成立两个多月就完成了国内脑机接口领域最大的天使轮融资。我觉得这也只是开始，只能说明我们生在一个好的时代，身处一个好的赛道，再加上有一个好的团队。但真正要实现我们的愿景，是需要长时间坚定、持续的投入，才能一步一个脚印去做的。
这也是我第六次创业了，融资金额也好，估值也好，已经不是我追求的目标了，我们追求的还是终极的愿景。这个过程中融到的钱是资源，但也是以后要交的作业，我们还是要做好自己的事情。
观察者网：研发资金还有缺口吗？
彭雷：其实还好。因为我们之前测算过，做脑机接口在美国大概需要 10 亿美金，10年时间。在中国，不管做电学、声学还是其他的脑机接口，要拿一张三类证，普遍需要至少7亿人民币跟 7 年时间，我们差不多就需要这么一个体量的融资目标。
观察者网：中国医疗政策对脑机接口支持如何？会比美国严格吗？
彭雷：总的来讲，中国没有更严。从新药研发的角度看，中国新药研发去年已经占到全球市场的一半以上了。我们的工程师红利，临床资源的丰富，产业链的健全，以及国家对于创新医疗器械、创新药品的支持，这些方面其实都比美国更好。在美国如果做一个临床试验，轻轻松松要花掉百万美金，在中国的成本可能是1/ 4 甚至更少。这种优势在可见的未来都不可逆转的。所以说中国在补上了基础科研方面的一些短板之后，完全能够在这个赛道后发并跑甚至领跑。
观察者网：那你们大概什么时间能走到临床？
彭雷：今年年底。
观察者网：政策上还有障碍吗？
彭雷：没有。国家也支持，医院也乐意，患者也期待。
观察者网：解决临床问题的时间表？
彭雷：第一个解决慢性疼痛，因为这个人群比较大，而且用超声治疗疼痛，我们在美国已经做了一些前期的科研、临床实验证明它有效。患者在超声的治疗方案下，大概 30 分钟就可以让疼痛下降一半，并维持两周以上。这对于长期药物成瘾的疼痛患者是一个非常好的事情，而且这些疼痛人群也比较大，包括了各种亚型，像带状疱疹痛、癌痛、幻肢痛、三叉神经痛等等，都可以通过这种方式来做有效调节。所以疼痛会是我们拿的第一张适应症。
其它几个我们是同时开始试的，像中风、精神类疾病、AD、PD ，我们都需要再做一轮研究者发起的临床试验（IIT），跟不同医院的 PI 去合作，找到靶点，验证有效性之后，再决定我们的第二张证、第三张证是什么时间。
