自研芯片，唯理科技打造非侵入式脑机接口完整解决方案共建产业开放生态

2024-04-25 00:04

3月，Neuralink的首位志愿者只靠脑中的一块“芯片”，便在赛车游戏中击败了正常人类玩家。此消息一出便点燃了社交媒体，当大家惊叹于侵入式脑机接口的进展时，“脑机接口之父”Miguel Nicolelis却在公开采访中表示担忧，“我认为脑机接口非常有用，但从商业化角度说，不一定需要将其植入大脑之中。”

在Neuralink首次人体临床试验获FDA批准前，至少已经被正式拒绝过两次，并在四年多的时间里投入了数亿美元的真金白银。但与侵入式脑机接口的漫长升级之路所对应的是，仍有大量脑机接口的真实需求亟待满足，而这些需求其实“不一定需要将其植入大脑之中”，就像拥有完整神经功能的人来说一般不会考虑植入或侵入式设备一样。

在此背景之下，为了推动安全系数更高、适用人群更广的非侵入式脑机接口产业的发展和落地应用，助其走向大众的日常生活，苏州唯理创新科技有限公司（以下简称：唯理科技）于2019年正式成立。

自研+量产，打破

脑电和心电芯片进口垄断局面

谈及创业初衷，唯理科技CEO王湾在采访中说到，“我硕士就读于清华大学微电子学研究所，主要研究的就是脑电心电等生物电采集芯片及算法。2015年硕士毕业后，我曾先后任职于国内顶尖科研院所与国产芯片龙头企业。”

从源头科研单位到上市龙头企业，正是在这段伴随国家芯片产业兴起的从业经历，让王湾不仅加深了对芯片和算法技术的理解与运用，也在目睹医疗、科技等庞大产业纷纷受困于一枚小之又小的芯片后，更加坚定了要学以致用，帮助受困于芯片短缺以及国际政治的中国企业建立自己的芯片供应链，破解芯片产业发展中的瓶颈与难题。

“疫情刚暴发的2020年，国内各个行业面临严重的芯片断供难题，下单后的交付周期长达一年。并且除了供应链难题外，当时很多国内脑机接口厂商还处在探索阶段，许多涌现的新想法和新需求无法通过进口的通用芯片来实现。”王湾说道。

于是，唯理科技在2019年正式成立，并顺利拿到融资。多年来，公司整个团队致力于利用在心电、脑电等生物电芯片和算法的研发领域拥有的丰富经验，来服务相关产业客户。

唯理科技联合创始人、算法负责人李孟辉拥有北京大学生物医学工程博士学位，在生物电数据处理、神经网络和深度学习方面有丰富的经验。公司的软件及云平台负责人、生产和供应链负责人都曾在大型企业担任过相关领域的管理职务，拥有专业转化与落地实力。

在团队的努力下，唯理科技以“芯”为核，逐渐成长为专业的非侵入式脑接机口芯片、算法及解决方案提供商，是国内少数可以研发并量产医疗级心电、脑电芯片的公司。并且，公司技术产品已通过国家医疗器械标准和医疗器械厂商的验证，帮助多家国内厂商破解医用芯片国产替代的“卡脖子”难题，维护供应链的稳定。

聊起当前市场普遍采用的进口芯片，王湾打了个比喻，“通用的进口芯片类似于商品房，企业客户只能按照模式化的固定空间布局去装修，这很大程度上限制了产品的想象空间。而唯理科技的自研芯片的目标是能够和客户一同建造更适合的房屋，实现更好的产品体验，最终为终端消费者带来价值。”

WL系列生物电芯片

唯理的芯片具有高信噪比、高集成度的优势。其中，芯片的信噪比达到业内领先水平。并且，针对在传感器、电子设备或信号中的直流干扰，该芯片还可承受最大300mV直流偏差，在多种应用场景下均可提取稳定、高质量的脑电心电信号。

其次，采集芯片还需保证采集过程中的高通量和低功耗，而降低模块功耗往往就意味着高噪声。这对芯片的性能和设计提出了更高的要求。

唯理科技拥有超低功耗数字芯片设计技术，在最新研发的芯片中，将相同规模的生物电AI算法的功耗从数mA水平降低至千分之一的nA水平，突破了功耗与性能的瓶颈，将在未来一些应用中释放价值。

软硬深度耦合，从芯片、算法到应用场景的一体化解决方案

“对于下游厂商而言，采集往往只是一个起点，更重要的是如何处理采集到的高质量脑电心电信息，并通过算法释放数据价值。”王湾说道。“这个对于很多厂商来说是比较复杂的，通常意味着要招聘多名相关领域的技术人员，并且投入大量的研发费用。”

“唯理科技就是要为厂商提供完整的非侵入式脑机接口解决方案，从芯片到数据处理和算法，让更多国内厂商能以更快的速度和更低的成本，实现非侵入式脑机接口的落地应用，从而加快中国非侵入式脑机接口产业的商业化进程，使更多用户从行业的繁荣中受益。”

王湾接着说道，“采用我们的技术方案，相比使用进口芯片，客户可以节省大量的开发费用和研发时间，直接让脑机应用落地。”

唯理科技提供了一套名为“Galvani生物电算法平台”。根据不同应用场景和需求，拥有心电、脑电、肌电领域的多种处理、降噪及分析识别算法，可以为不同需求的下游厂商提供即插即用式的算法核以及各种API，有效降低产品的开发周期和成本。

具体而言，针对脑机接口，Galvani生物电算法平台可提供手部动作识别算法、眼电干扰识别算法、脑电数据降噪预处理算法、精神疲劳度分析及预测以及脑活动热力图等。针对心电设备，该平台可提供心电数据降噪预处理算法、心电图疾病分类算法、心血管疾病风险预测算法等。

此外，唯理科技团队还拥有各种电极材料电气特性和加工特性的知识数据储备，可以协助下游厂商在特定应用场景下选择最合适的电极材料。

据介绍，唯理科技的非侵入式脑机接口解决方案主要服务于三大应用场景：监测与预测、康复与肢体增强、娱乐与交互增强。

非侵入式脑机接口解决方案

例如，基于脑电与心电的手持设备与头环方案可用于心理咨询、健康筛查场景下的自主神经与精神压力分析；基于EMG的手部假肢控制方案可利用运动想象疗法实现偏瘫患者的主动式康复训练；手势识别腕带方案可高效识别手势动作实现VR/AR场景下的高效交互。

唯理的心电解决方案分为医疗端和消费端两大应用场景。例如，12导联心电图方案、手持单导联心电方案都已经通过合作伙伴进入院内体系；还有心电模块，可以广泛应用在消费电子设备中，为产品增加心脏监测和风险评估的功能。

搭建开放平台，

打破数据孤岛

“脑电心电承载着人体的意识，还有健康等等大量信息，研究它们可以帮助我们深入了解生命活动的本质和规律，为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。唯理科技希望通过服务下游厂商，解决更多临床和消费场景下的使用需求，造福更多用户。”王湾说道。

作为领先的非侵入式脑接机口技术提供商，唯理科技提供的价值不只是技术的交付。王湾接着谈到了“数据孤岛”的问题。

唯理科技在为下游厂商提供了标准化脑电、心电完整解决方案的同时，也拥有一定规模的数据库，并与合作伙伴一起对算法进行持续的迭代。Galvani脑机云端算法数据库还可与下游共享脱敏数据，通过共建行业开发生态的形式，充分挖掘并释放数据蕴藏的价值。

除此之外，公司还广泛开展与清华大学等高校，多家大型三甲医院的深入合作，升级并丰富公司在心电、脑电数据分析与疾病判断等方面的技术储备。

采访的最后，王湾说到，“成立至今，唯理科技的心电数据集已累计收录十几万人、共几十万个小时的心电数据，数据已逐渐进入价值释放阶段。例如公司可利用心电图区分，以往需要影像手段才能检测到的冠脉狭窄人群。目前该项目正在与中国高端卫浴上市企业合作开发一款可实时监测心电并预测疾病的智能马桶。未来，我们希望能在心电、脑电等更多应用场景下加速技术落地，与标杆客户合作打磨产品，构建可复制、可生长的开放生态平台。”

VBEF未来医疗生态展会

动脉网第八届未来医疗100强大会现已升级为VBEF未来医疗生态展会，将于2024年5月7日-10日在北京·北人亦创国际会展中心盛大举行。本届展会为15000+人次、10000平规模，围绕新产品、新技术、新服务、新生态、新合作构建体系，同步搭配动脉网APP上线的VBEF频道，为医疗健康产业的创新力展示搭建最佳舞台。

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