Neuralink pod lupou #7: Konkurenční projekty

I když se možná může zdát, že projekt Neuralinku je něčím totálně novým a přelomovým a že Elon Musk tentokrát opravdu vkročil až někam za hranice science fiction, není to tak úplně pravda. Koncept Neuralinku není ničím novým. Je pouze jakýmsi vyústěním několika dekád výzkumu mozku a různých podob neurálních rozhraní. Elon před třemi lety usoudil, že už je ten správný čas, začít se věnovat tomuto tématu. Po rozhovorech z mnoha různými odborníky ze souvisejících oborů byl přesvědčen, že obecná úroveň technologické vyspělosti lidstva už je natolik vysoká, že je možné začít vyvíjet to, co autoři vědecko-fantastických románů předpověděli už dávno.

Musk není sám, kdo tak usoudil. Existuje spousta projektů, které mají podobné ambice jako Neuralink. Bezprostřední cíle většiny těchto společností jsou orientovány zejména na léčbu různých nemocí souvisejících s mozkem a nervovým systémem. Jde o takové diagnózy jako ochrnutí a kompletní paralýza, Alzheimerova nemoc, epilepsie, Parkinsonova nemoc, dystonie, chronické bolesti nebo OCD a deprese. Druhým krátkodobým cílem společným pro většinu těchto projektů, je ovládání počítače nebo chytrého telefonu či tabletu pomocí myšlenek. Dlouhodobé cíle se ovšem již značně různí. Většina firem zůstává u léčby nemocí a výzkumu mozku, ale najdou se také společnosti, které stejně jako Neuralink míří až k hranicím science fiction.

V tomto článku se již budeme zabývat převážně invazivními neurálními interfejsy. Zdá se, že ty neinvazivní, založené povětšinou na EEG, nemají potenciál, aby se mohly třeba jen přiblížit tomu, co pravděpodobně bude možné provádět pomocí tisíců implantovaných mikroelektrod schopných komunikace v obou směrech.

V následujícím textu si tedy podrobně představíme možné konkurenty Neuralinku a pokusíme se ocenit, jak velký je jejich konkurenční potenciál, čili nakolik budou moci konkurovat Neuralinku na zatím ještě neexistujícím trhu invazivních neurálních rozhraní. Konkurenční potenciál projektů, které se mohou stát přímými rivaly Neuralinku zde bude stoupat ke sto procentům, kdežto potenciál projektů s odlišnými cíli nebo jiným využitím jejich produktů, se bude blížit k nule.

1. Nevrotech / Neuronelektród

Nevrotech je firmou s maďarskými kořeny specializující se ve výrobě mikroelektrod a multielektrodových sond (vláken). Ve spolupráci s firmou Neuronelektród vyrábí několik typů různých elektrod a sond pro vědecké účely. Zajímavostí je, že Navrotech je součástí skupiny firem Polaritas, která byla založena v roce 1984 jako výrobce měřících systému pro závody kajaků a kánoí.

Konkurenční potenciál: 10%
Odůvodnění: Ambice Nevrotechu spojené s produkcí neurálních interfejsů končí na výrobě elektrod a elektrodových vláken.
Odkazy: Web | LinkedIn | Twitter

2. Smart Ephys

Smart Ephys neboli „smart electrophysiology“ je seskupení třech firem (HEKA, Multi Channel Systems a Warner Instruments), které společně vyrábějí a prodávají jednotlivé komponenty potřebné pro výzkum mozku pomocí invazivních neurálních implantátů.

Konkurenční potenciál: 10%
Odůvodnění: Smart Ephys nemá ambice ani potenciál potřebný k samostatnému vývoji efektivního propojení lidského mozku s počítačem.
Odkazy: Web | Twitter

3. Cortera Neurotechnologies

Firma Cortera z kalifornského Berkeley se zaměřuje na výrobu zařízení pro léčbu neurologických onemocnění. Soustředí se na dva typy produktů – Deep Brain Stimulation (DBS) čili dvouelektrodový systém využívaný při léčbě například Parkinsonovy nemoci, a elektrokortikografická elektronová pole (ECoG) pro monitoring mozkových signálů. Firma je financována mimo jiné z grantů výzkumného ústavu amerického ministerstva obrany (DARPA).

Konkurenční potenciál: 10%
Odůvodnění: Cortera vyrábí pouze zařízení pro léčebné účely.
Odkazy: Web | LinkedIn

4. Blackrock Microsystems

Blackrock je jednou z firem, která sama produkuje a vyvíjí nová invazivní neurální rozhraní a potřebné příslušenství, ale její cíle jsou jiné než cíle Neuralinku. Jde jí o produkci a prodej systémů firmám a institucím, které je potom samy využívají k výzkumu mozku, studiu mozkových chorob či traumat po úrazech, vývoji mozkových rozhraní nebo neuroprotéz. Jde tedy o jakousi komerční produkci sofistikovaných neuropřístrojů a různého příslušenství. Klienty jsou zejména univerzitní laboratoře nebo zdravotnická centra.

Firma nabízí širokou škálu produktů od celých sestav pro neurologický výzkum, až po jednotlivé komponenty. Její systémy jsou založené na invazivních elektrodových polích jako jsou „Utah array“, „Neuroport array“ a zřejmě nejzajímavější „MicroFlex array“, což jsou flexibilní elektrody vzdáleně připomínající ty, které vyvinul Neuralink. K elektrodám je možné zakoupit různé vysílače, dekodéry, zesilovače i potřebný software.

Konkurenční potenciál: 20%
Odůvodnění: Cíle Blackrock Microsystems jsou jiné než cíle Neuralinku. Firma chce vyvíjet komerční rozhraní, založená na dostupných technologiích, pro vědecké a medicínské účely a nemá ambice vytvořit vysokorychlostní propojení člověka s počítačem.
Odkazy: Web | LinkedIn | Twitter | Facebook

5. Plexon

Plexon je podobně jako Blackrock firmou, která produkuje komerční neurální rozhraní pro vědecké účely. Její portfolio produktů je opravdu široké. Jde o kompletní experimentální sestavy s celou řádkou různého příslušenství nebo také jednotlivé komponenty či specializovaný software.

Firma vyvinula různé typy invazivních sond s elektrodami a také zařízení, které označuje jako Utah array nové generace, takzvané N-Form array.

Konkurenční potenciál: 30%
Odůvodnění: Škála produktů Plexonu je velmi široká. Je vidět, že firma má velké vědecké zázemí a zřejmě i kapitál. Vyvinula mnoho nových systémů. Nicméně nezdá se, že by měla ambice podobné těm, které má Neuralink. Jde pravděpodobně jen o prodej zařízení pro vědecký výzkum.
Odkazy: Web / LinkedIn | Twitter | YouTube | Facebook

6. Openwater

Firma Openwater, jak jsme psali již v minulém článku, vyvíjí mozkové skenery s cílem minimalizovat jejich rozměry. Jde o to, ­aby zařízení nezabírala celou místnost, ale mohla být v každé běžné lékařské ordinaci. Openwater v budoucnosti plánuje své skenery využívat také jako neinvazivního neurálního rozhraní k detekci řeči a myšlenek. Problémem je samozřejmě mizerné rozlišení neinvazivních interfejsů, které nejsou schopny monitorovat jednotlivé neurony. Firma ale věří, že se jí to podaří překonat.

Jistou naději k tomu dává zakladatelka společnosti, Dr. Mary Lou Jepsen, která už dotáhla do vítězného konce nejeden náročný projekt. Dr. Jepsen byla dříve profesorkou na MIT, technickou manažerkou ve Facebooku, Oculusu, Google X a Intelu. Založila také různé startupy, včetně projektu „One laptop per child“ (notebook pro každé dítě), jehož cílem byla sériová výroba notebooku za 100 amerických dolarů.

Konkurenční potenciál: 40%
Odůvodnění: Firma Openwater má určitě velké zkušenosti s výrobou a miniaturizací pokročilých přístrojů pro neurozobrazování. Hodlá je využít k vývoji neurálního interfejsu pro komunikaci člověka s počítačem. Tyto metody mají ovšem svá výrazná omezení, která neumožňují oboustrannou komunikaci s jednotlivými neurony. Cíl firmy se může ukázat jako příliš ambiciózní i pro tak výraznou osobnost jako je zakladatelka Openwater Dr. Jepsen.
Odkazy: Web | LinkedIn

7. Thalmic / North / CTRL-Labs / Facebook

Facebook už dávno měl ambice vývoje svého neurálního interfejsu. Nicméně cesta k němu byla trochu zamotaná.

Firma Thalmic Labs, kanadský výrobce nositelné elektroniky, byla založena v roce 2012 a už na počátku získala vysoký kapitál (135 mil. amerických dolarů) díky inkubátoru startupů Y Combinator. Společnost vyvíjela zařízení Myo, což byl náramek, který pomocí elektromyografických senzorů (EMG) měřil a zaznamenával elektrické impulzy vydávané svaly a neurony v paži, za účelem bezdrátové kontroly jiných zařízení pomocí gest a pohybu. Náramek dokonce testoval lékařský tým na univerzitě Johna Hopkinse v Baltimoru, jako zařízení pro ovládání robotických paží.

V roce 2018 Thalmic přehodnotil situaci a úplně změnil sféru zájmu. Firma se přejmenovala na North Inc. a začala nabízet své chytré brýle zvané Focals, které vyvíjela už od roku 2014. Všechny patenty svázané s náramkem Myo převzala firma CTRL-Labs z New Yorku. Společnost vede Thomas Reardon, což je jedna z významnějších osobností Internetu – dříve byl jedním z hlavních developerů v Microsoftu a je označován za tvůrce Internet Exploreru, internetového prohlížeče s rozporuplnou pověstí.

CTRL-Labs plánoval dále rozvíjet náramek Myo jako svůj CTRL-kit, když v září 2019 přišla informace o další zajímavé změně – firmu převzal Facebook. Facebook už dlouho zkouší vymýšlet alternativní způsoby interakce člověka s počítačem a nositelná neurální zařízení vidí jako technologii, která změní svět. Jestli to tak skutečně bude, to se teprve ukáže.

Konkurenční potenciál: 40%
Odůvodnění: Facebook je velkým hráčem, velmi bohatou firmou, která pokud se plně zaměří na vývoj nositelného neurálního rozhraní, může přijít s velmi zajímavými výsledky. Nezdá se mi však, že by možnosti technologie založené na neinvazivních elektromyografických senzorech mohly být na úrovni invazivních sond, které vyvíjí Neuralink. Výsledkem může být vynikající ovladač počítače vhodný například pro systémy virtuální reality, ale více bych zde nečekal.
Odkazy (CTRL-Labs): web | LinkedIn | Twitter | YouTube

8. NeuroNexus Technologies

Společnost NeuroNexus vzešla z výzkumů na univerzitě v Michiganu. Vyvíjí širokou škálu komerčních řešení pro elektrofyziologický výzkum. Od standardních neohebných sond, přes různé typy multielektrodových polí až po elektrokortikografické implantáty. Dále různá zařízení pro příjem signálu z elektrod, software pro interpretaci a dokonce také robotická zařízení pro implantaci elektrod, podobná systému, který vyvinul Neuralink.

Konkurenční potenciál: 50%
Odůvodnění: NeuroNexus je jedním z lídrů na trhu neurálních interfejsů. Firma produkuje všechny součásti potřebné pro vývoj vysokokapacitního neurálního rozhraní podobného tomu, který vyvíjí Neuralink, ale nezdá se, že by to bylo jejím cílem. Potenciál k tomu však má.
Odkazy: Web | Twitter | LinkedIn | YouTube

9. Neural dust

Projekt neurálního prachu jsme si krátce představili v minulém článku. Jde o zcela nový přístup k tématu neurálních rozhraní. Systém, na jehož vývoji se podílel rovněž současný šéf sekce implantovaných systémů v Neuralinku, DJ Seo, se skládá z prakticky libovolného počtu miniaturizovaných robotických senzorů. Pomocí nich můžeme měřit aktivitu svalů a neuronů nebo třeba monitorovat stav různých orgánů.

Systém je vyvíjen na Kalifornské univerzitě v Berkeley od roku 2011. Tvoří ho dva prvky – miniaturní senzory implantované do mozkové nebo jiné tkáně a řídící centrum, které má být umístěno například do prostoru mezi lebkou a mozkem. Mikrosenzory se skládají z elektrod, tranzistoru a piezoelektrického krystalu, který může zaznamenávat nervovou aktivitu a převádět ji na signály vysílané do centrály. Senzory komunikují s lokálním řídícím prvkem pomocí ultrazvuku, který rovněž slouží k jejich bezdrátovému napájení.

Konkurenční potenciál: 60%
Odůvodnění: Myslím, že neurální prach je skvělá technologie s velkou budoucností. Pokud se podaří ještě výrazněji zminiaturizovat senzory a řídící jednotka bude schopna koordinovat najednou práci tisíců z nich, tak má tento systém jistě velký potenciál. Zdá se mi ale, že jeho využití bude spíše dobré k určitému způsobu sbírání telemetrie o stavu jednotlivých částí organismu, čili stvoření jakéhosi monitoringu lidského těla. Otázkou je také komercializace neurálního prachu. V současnosti je vyvíjen pouze na univerzitě v Berkeley. Pokud do projektu někdo neinvestuje větší množství kapitálu, nemá šanci na rychlejší vývoj a širší využití. Jestliže se ovšem najde investor, můžou se začít dít velké věci.
Odkazy: Studie z Berkeley (PDF)

10. Metabrain

Projekt Metabrain založili Louis Lambert a Remy Fabre, kteří zbohatli díky investování do technologie blockchain. Jejich cílem je urychlení komunikace člověka s počítačem. O způsobu, jak toho chtějí dosáhnout, je známo jen to, co je uvedeno na oficiální webové stránce firmy – chtějí kombinovat invazivní a neinvazivní techniky. To je zatím vše, co víme o tomto projektu.

Konkurenční potenciál: 60%
Odůvodnění: O společnosti Metabrain je známo jen to, že má stejný cíl jako Neuralink a díky svým zakladatelům zřejmě také dostatek financí na jeho realizaci. Doufejme, že se v nedaleké budoucnosti dovíme něco více.
Odkazy: Web | LinkedIn

11. BrainGate

BrainGate je systém založený na určitém typu mikroelektrodového pole (angl. microelectrode array). Historie i současnost tohoto projektu je dost nepřehledná. Vývoj rozhraní začala dnes již neexistující firma Cyberkinetics v roce 2002. Firmu založili vědci z několika amerických univerzit (Utah, Brown, Chicago) právě z důvodu vývoje rozhraní BrainGate. Firma ale měla problémy s financováním projektu, a tak změnila sféru zájmu a v roce 2008 předala práva k výrobě zařízení firmě Blackrock Microsystems. O rok později převedla všechny patenty svázané s rozhraním společnosti BrainGate Company. Aby toho nebylo málo, tak existuje ještě takzvané BrainGate Research Consortium, což je nezisková organizace spojující práci několika amerických univerzit a zdravotních center, jejímž cílem je rovněž pomoc při vývoji tohoto invazivního neurálního rozhraní.

I přes nejasnou strukturu a dlouhodobé problémy s financováním, se projekt rozhraní podařilo dotáhnout až ke klinickým testům na lidských pacientech. V letech 2004 až 2006 bylo zařízení implantováno čtyřem pacientům s ochrnutými všemi končetinami. Výsledky publikované v článku z roku 2006 v časopise Nature ukázaly, že člověk s tetraplegií dokázal myšlenkami ovládat kurzor na obrazovce počítače, což mu umožnilo otevírat emaily a ovládat různá zařízení, například také televizi. Několik videí o těchto experimentech je ke zhlédnutí například zde. Další klinické testy byly pak prováděny pod názvem BrainGate2 v roce 2009, 2012, 2014 a zdá se, že výzkum rozhraní stále pokračuje, neboť vědci z BrainGate Research Consortium vyhráli první cenu v letošní soutěži BCI Award.

Systém BrainGate se skládá ze senzoru implantovaného do mozku a externího dekodéru, který se dá připojit například k robotické protéze. Senzor tvoří mikroelektrodové pole typu Utah array, které se skládá ze 100 elektrod tenkých asi jako lidské vlasy, které snímají neurony ve specifických oblastech mozku. Pomocí mozkových signálů poté může pacient ovládat externí zařízení, jako je robotická ruka, počítačový kurzor nebo třeba invalidní vozík.

Konkurenční potenciál: 70%
Odůvodnění: BrainGate sice můžeme označit jako přímého konkurenta Neuralinku, ale vzhledem k nejasné struktuře celého projektu a dlouhodobým finančním problémům se nezdá, že by konkurence byla nějak vážná. BrainGate sice už má za sebou mnoho klinických testů na lidských pacientech, ale stále pracuje s původními elektrodovými poli, která mají jen 100 elektrod, jež jsou navíc neelastické, navzájem neoddělitelné a také se zdá, že jejich implantace musí být mnohem více invazivní než způsob Neuralinku. Myslím tedy, že BrainGate Muskovy plány příliš neohrozí.
Odkazy: Web 1 | Web 2 | Twitter

12. Paradromics

Společnost Paradromics sídlící v americkém Texasu byla založena v roce 2015 týmem inženýrů a neurovědců. Získala podporu od NIH (americký Národní institut zdraví) i DARPA (výzkumný ústav amerického ministerstva obrany) a v současné době je podporována kapitálem z investičních fondů. Cílem firmy je sestrojení vysokorychlostního neurálního rozhraní. Na webové stránce firmy je uvedena následující vize: „Představujeme si budoucnost, kdy se problémy s fyzickým a duševním zdravím omezí na technické implementace.“

Konkurenční potenciál: 70%
Odůvodnění: Velký cíl a velké peníze od velkých organizací a investičních fondů. To jsou nesporné výhody společnosti Paradromics, ze které jednou může být solidní konkurent Neuralinku.
Odkazy: Web | Facebook | LinkedIn | Twitter

13. Kernel

Společnost Kernel byla založena v roce 2016 a sídlí v Los Angeles. Podobně jako v případě Neuralinku je krátkodobým cílem Kernelu výroba neurálních zařízení pro léčbu neurologických onemocnění a traumatických poškození mozku. Dlouhodobě pak firma chce vylepšit lidskou inteligenci a nalézt cestu, jak by mohli lidé efektivně spolupracovat s umělou inteligencí. Jak toho chce Kernel dosáhnout, není úplně jasné. Na své webové stránce společnost uvádí, že vyvíjí neinvazivní neurální rozhraní propojující mysl, tělo a počítač (angl. Mind/Body/Machine Interface, MBMI) pro zlepšení, vývoj a rozšíření lidského poznání.

Kernel založil Bryan Johnson (CEO), americký multimilionář, podnikatel a filantrop. Johnson zbohatl na firmě Braintree, kterou od něj v roce 2013 odkoupil PayPal. Šlo o firmu, která se zabývala mobilními a internetovými platbami. Do Kernelu Johnson investoval rovných 100 miliónů amerických dolarů. Nedá se zapřít, že určité paralely s Elonem Muskem zde jsou. Ještě před založením Kernelu Johnson investoval druhých 100 milionů do investičního fondu „OS Fund“, který se zaměřuje na investice v oblasti genového inženýrství, syntetické biologie, bio IT, pokročilé zdravotnické techniky a umělé inteligence.

V roce 2017 Kernel převzal technologii firmy Kendall Research Systems (KRS), která už od roku 2011 vyvíjela vlastní neurální rozhraní.

Konkurenční potenciál: 80%
Odůvodnění: Firma má velký kapitál, odhodlaného zakladatele a jasně stanovené cíle. Nechce se mi úplně věřit, že jejich mozkové rozhraní bude zcela neinvazivní, ale zatím je známo jen málo konkrétních informací o tom, co přesně firma vyvíjí. Nechme se tedy překvapit.
Odkazy: Web | LinkedIn | Twitter | Facebook

14. Synchron/Stentrode

O systému Stentrode, který vyvíjí společnost Synchron, jsme se zmínili v předchozím článku jako o alternativní koncepci invazivního neurálního interfejsu. Anglické slovo „stent“ označuje jakousi kovovou nebo plastikovou tubulární mřížku, která je využívána v medicíně například k roztahování žil nebo jiných tělních „trubic“ zevnitř. Autorem nápadu využití těchto mřížek k implantaci mikroelektrod do mozkové tkáně je australský neurolog, zakladatel a CEO firmy Synchron, Thomas Oxley. Nápad dostal již v roce 2007 a vývoj rozhraní pak probíhal od roku 2010 na univerzitě v Melbourne. Prototypy byly testovány na ovcích.

Elektrody jsou vyráběny z platiny a endovaskulární mřížka, na kterou jsou připevněny, je ze slitiny niklu a titanu. Jedna elektrodová mřížka je dlouhá asi 5 centimetrů a po roztažení je široká až 4 milimetry. Elektrody jsou schopné obousměrné komunikace. Vlákna s mřížkami jsou implantována přes krční žílu do krevní cévy v mozkové tkáni blízko motorického a smyslového centra. Není tedy potřebná žádná chirurgie na otevřeném mozku. Nedochází také k poškození mozkové tkáně. Implantovaná mřížka v cílovém místě expanduje, čímž zamezuje vzniku krevních sraženin a přibližuje elektrody k neuronům, se kterými má komunikovat. Signály jsou vysílány do bezdrátové anténní jednotky implantované do hrudníku nazvané brainPort, která je posílá do externího přijímače. Vše potom řídí operační systém brainOS čili software umožňující ovládání digitálních zařízení myšlenkami.

Jako možná využití firma uvádí léčbu zranění míchy nebo možnost ovládání robotických umělých končetin. Cílovými pacienty jsou lidé s ochrnutými nebo chybějícími končetinami, pacienti po mrtvici, s poraněním míchy, ALS nebo svalovou dystrofií.

Konkurenční potenciál: 100%
Odůvodnění: Synchron se svým systémem Stentrode se zdá být největším konkurentem Neuralinku. Má dokonce před Neuralinkem náskok a má také některé výhody, které firma Elona Muska zřejmě nikdy mít nebude. V září roku 2019 firma ohlásila první úspěšnou implantaci svého systému do člověka, což znamená minimálně roční náskok před Neuralinkem. Výhodou Stentrode je jeho zjevně menší invazivnost – k implantaci nepotřebuje otevření lebky. Naopak výhodou Neuralinku zde jistě bude větší investiční kapitál a také široká základna kapitálu lidského, tedy největších odborníků z mnoha potřebných oborů.
Odkazy: Web

15. DARPA a jiné americké vládní agentury

DARPA (angl. Defense Advanced Research Projects Agency), tedy výzkumná agentura amerického ministerstva obrany, není firmou, ale vládní organizací. Nemůže konkurovat Neuralinku, ale může udělovat granty jiným jeho konkurentům. Stejně tak ale podporu na výzkum od této organizace může obdržet i Neuralink. Zatím ale není známo, že by Neuralink dostal nějakou podporu od jakékoliv americké vládní organizace. Je ovšem známo, že jiné firmy podobnou podporu obdržely. Z výše zmíněných jde například o firmy Paradromics a Cortera Neurotechnologies.

DARPA má několik různých programů zaměřených na neurální rozhraní, ať už invazivní či neinvazivní. Jsem si jistý, že jiné americké vládní organizace mají podobné programy také. Otázkou je, kolik informací z těchto agentur se dostává na veřejnost. Toto téma je jistě rozsáhlé a možná se k němu ještě někdy vrátíme v samostatném článku.

Konkurenční potenciál: —
Odůvodnění: Jde o vládní organizaci(e).
Odkazy (DARPA): Web | LinkedIn | Twitter | YouTube | Instagram

Co na to Čína a Rusko?

Jak je patrné z tohoto textu, výzkum neurálních rozhraní v současnosti zažívá obrovský boom. Je ale potřeba upozornit na jednu věc – všechny zmíněné firmy a organizace jsou z takzvaného západního světa čili z Evropy a Ameriky. Nabízí se tedy otázka, co se děje jinde? Je evidentní, že výzkum těchto technologií musí probíhat také v Rusku, v Číně nebo v jiných asijských zemích. Jde ovšem o země, ve kterých se informace o podobných záležitostech moc nedostávají na povrch, ledaže by zde některé vědecké středisko zaznamenalo nějaký velký úspěch, který posune odvětví o kus dopředu. Potom se zdejší vlády jistě rády tímto úspěchem pochlubí. Nám tedy nezbývá nic jiného, než čekat až některý z Putinových nebo Si Ťin-pchingových vědců zvolá „Heuréka!“

< Předchozí část

Následující část >

Předchozí články ze série Neuralink pod lupou:

• #1: Seznamte se s Neuralinkem
• #2: Prezentace prototypu implantovatelného čipu N1
• #3: Jednotlivé komponenty prototypu N1
• #4: Klíčové osobnosti Neuralinku
• #5: Historie mozkových rozhraní
• #6: Současnost mozkových rozhraní