升级“工业大脑” 自研柔性电极

来源：广州日报

不久前，粤港澳大湾区协同创新再度按下加速键，穗港科技和产业融合创新中心（广州）（以下简称“广州中心”）正式在南沙启用。广州中心由香港科技大学霍英东研究院负责运营，是“穗港联动科创平台”按照“一平台、两中心”模式在内地设立的首个中心，定位为穗港科技成果转化与产业孵化的前沿平台，重点聚焦生物医药、人工智能、微电子、新能源等领域，致力于打造粤港澳大湾区科技创新与产业融合发展的示范标杆。目前，广州中心已推动逾20个项目进驻，或衔接穗港两地中心。

本期《科技周刊》，记者走进广州中心，探访这里如何发挥穗港两地优势，推动科技成果更快从实验室走向产业化应用。

新型“脑机接口”

从解码动作到解码意图

在企业“神经潮汐”位于广州中心的展台前，一块厚度仅为发丝直径1/50的柔性电极、一款形似眼镜且十分轻薄的三维眼动仪，以及一套三维动作捕捉系统吸引了记者的目光。神经潮汐创始人、香港科技大学（广州）在读博士孙嘉骏介绍，公司开发的这几款产品，旨在推动新型侵入式脑机接口产品问世。

近年来，脑机接口等未来产业在广州蓬勃发展，部分产品已在医疗、康复等场景实现产业化应用。不过，目前广州的脑机接口产品仍以非侵入式为主，该侵入式脑机接口项目的落地，有望填补广州脑机接口领域的空白。

孙嘉骏表示，脑机接口将电极植入大脑相关区域后，可以解码人的简单运动意图，并通过控制外部设备帮助人实现意图。但该模式只能捕捉大脑初级运动皮层释放的信号，使用者必须逐一发出所有动作指令才能操控外部设备，这往往让人非常疲劳。“比如拿一瓶水，使用者需要持续向机器发送前进、抓握、举起等指令。大脑必须一直想着这些动作，才能操控机器。这不仅会使大脑处于高负荷状态，也会影响机器工作的流畅程度。”他说。

相较于大脑的初级运动皮层，孙嘉骏团队瞄准了大脑更高级的认知功能区——海马体与前额叶。“我们想要搭建一条直接解码使用者想法的技术路径。将自研的超薄电极片植入大脑海马体，解码大脑意图，再由AI生成相应的路径规划，指挥外部设备完成动作。仍以喝水为例，我不需要解码喝水过程中的每个动作细节，只需脑机接口解码出‘人渴了’这一意图。”

穗港科技和产业融合创新中心（广州）

三大核心产品实现“心想事成”

神经潮汐

目前，大部分侵入式脑机接口企业都在“死磕”电极，力求把电极做得更细、更薄、更软，并增加通道数量。孙嘉骏说：“想要研究大脑这个庞大而复杂的黑盒模型，仅靠捕捉初级运动皮层的神经信号远远不够。我们不仅要关注黑盒模型本身，还要关注它的输入和输出。因此，我们围绕‘神经信号的输入、解码与输出’研发了三款核心产品。”

输入：三维眼动仪

负责输入环节的主要是三维眼动仪。团队自研的三维眼动仪可以解码眼睛的三维注视点，眼睛看向哪里、注视什么物体，眼动仪都能立刻获知。“目前国际主流眼动仪厂商的产品在眼神角度上的误差约为1.5度，而我们的产品可以把误差控制在0.5度到1度，并额外增加了深度维度，实现了从二维到三维的跨越。引入三维注视点后，眼动仪能提供更多空间信息，而不只是一个大致方向。例如，当面前既有水也有饭时，二维眼动仪无法判断使用者看的是水还是饭，而我们的三维眼动仪则可以轻松判断。”孙嘉骏说。

三维眼动仪

解码：柔性电极

在解码大脑想法方面，团队的柔性电极技术水平也处于世界前列。孙嘉骏介绍：“我们的柔性电极基底非常柔软，单片最高支持128通道，厚度则只有2微米，约为发丝直径的1/50。”

该柔性电极不仅能解码大脑的想法，还有望用于治疗一些疾病。“帕金森病患者最典型的表现是双手不受控制地颤抖。究其原因，主要是大脑中出现了一种异常电波。我们可以提前预测这种电波，并通过电极发出一道反向波将其抵消，这样患者的手就不抖了。此外，我们还能借助电极产生温和、稳定的电波刺激，帮助有记忆障碍、长期失眠的患者逐步恢复。”

柔性电极

输出：三维动作捕捉系统

在输出方面，公司研发了一套实时三维动作捕捉系统。该系统类似“遥操作”，可以帮助训练外部设备完成各类动作。当眼动仪和电极芯片发出指令时，外部设备便能执行相应动作。孙嘉骏表示：“使用我们的系统无须穿戴特殊服装或粘贴标记点，实用性更高。”

孙嘉骏透露，植入脑机接口并连接外接设备的患者将能完成许多事情，从最简单的抓握，到叠衣、进食、打字等更复杂的动作，都将成为可能。目前，团队已在大鼠和猴子身上完成脑机接口实验，动物实验的解码准确率可达95%以上。

三维动作捕捉系统

未来方向

短期内先推动眼动仪产品落地

一般来说，侵入式脑机接口产品的落地都要经过较长时间的临床研究。为加快产品落地进程，短期内团队将首先推动眼动仪产品落地，后续再继续推进侵入式脑机接口产品取得三类医疗器械注册许可并实现落地。

谈及未来发展，孙嘉骏非常乐观：“大家关注脑机接口，不仅是因为看好现阶段渐冻症患者的医疗市场，更是因为看到了未来‘人机共生’的可能。”

至于为什么选择入驻广州中心？孙嘉骏答道：“创业要技术，更要落地。南沙有税收优惠政策，广州中心也为我们提供了许多路演、展会以及对接投资人的机会。更重要的是，这里离港科大（广州）很近。依托产学研合作，我们几乎可以零成本完成前期技术迭代。”

给机器人装上多个“技能包”

在广州中心另一家名为“造物有数”的企业内，团队成员正戴着VR眼镜，对机械臂进行“遥操作”测试。在遥操作指令下，机械臂正在桌上夹取一个个元器件。

“比起从0到1，我们更想做从1到2的事情。”公司联合创始人兼COO蔡耀邦告诉记者，团队正基于实验室内已有的成熟硬件进行进一步开发，推动机器人走出实验室，真正走入生产线。

“生产线最常见的痛点是换线。今天生产线制造小轿车，明天可能就生产SUV。为了适应生产线的高度柔性化需求，我们会让机器人拥有多个‘技能包’，既能‘蒸馒头’，也能‘做小炒’。”

在耐久性方面，团队也做了大量工作。“以机械臂维修为例，我们的前端程序可以监测每个关节的实际工作状态，一旦出现异常便能迅速定位故障点。锁定故障关节后，我们可直接更换对应模组，整个过程可以控制在半小时内，且不需要整条生产线停机。”

“工业大脑”助力生产线智能化升级

“我们也为产业构建全新的‘工业大脑’。”蔡耀邦告诉记者，团队已研发出一套能自主理解生产线任务、快速适配不同场景的算法。该产品的最大亮点，是在不更换生产线原有硬件的情况下，结合已有设备开发适配的软件与算法，快速完成生产线智能化升级，为企业节省改造成本。“我们最快可以在半个月内完成部署，一个月内投入使用。”

目前，公司已为两家位于广州的外资企业提供了切实可行的智能化改造方案。在其中一家外资企业，公司对七个不同生产线的单点工位进行了智能化改造。“整体来看，我们可以达到原有人工工位效率的120%—150%，预计投入使用一年后即可回本。”

十五通道电机驱动板

随着服务客户不断增多，“工业大脑”的知识储备也将愈发丰富。“我们后续想搭建一个自有平台，内置搬运、装配、焊接、喷涂等不同技能包，结合不同生产线的需求，迅速调用适配技能，或微调相应子模块的细节。”

采访中，蔡耀邦向记者介绍了公司的另一项业务——课程定制。他表示，公司已与来自山东、深圳、广州、大连的四所学校展开合作，并根据学生的实际学习需求推出课程。“面向中职的课程内容更侧重机器人硬件，面向本科院校的课程则更偏向机器人的二次开发或应用端。”

团队使用自研的数据采集设备采集不同物品的真实抓取信息。

广州做研发 香港助出海

谈及公司业务，蔡耀邦介绍：“在广州，我们主要进行研发，联系制造商与供应商；在无锡，我们布局自有电机组装厂，负责驱动模块业务；在深圳，我们主要对接商务需求；在香港，我们的任务是推动产品出海。我们还将产业一线的真实场景、真实流程、真实问题转化为教学内容，并计划以香港为跳板，为部分东南亚学校推出定制的机器人课程。”

谈及入驻广州中心，蔡耀邦直言，一方面，这里提供了场地、人员、政策等实质性支持，快速补齐了企业早期最缺的落地资源。另一方面，穗港联动的区位价值同样关键——广州南沙地处大湾区制造业腹地，周边供应链完善，可以帮助企业快速完成产品验证及交付；香港则能帮助团队拓展国际市场，大幅加速企业的国际化进程。

统筹编辑：嵇沈玲

文、图/广州日报新花城记者：武威 见习记者：张文馨 通讯员：谭尚琨

视频/广州日报新花城记者：武威

海报｜张妍、崔素华

广州日报新花城编辑：张宇