脑机接口：开启元宇宙的“终极密钥”

如果你在过去几年里听说过脑机接口，那可能是因为马斯克创立的公司Neuralink。2017年，马斯克在研究火箭和新能源汽车的同时，又成立了一家研究计算机和人脑相联的公司，彼时人们还认为这个主意又是一个“天方夜谭”。

而今天，脑机接口在经历了漫长的研发马拉松后，终于迎来了冲刺阶段，站在了由研究转化应用的关口。此时，谁能突破重围，谁就将成为下一代神经科学技术革命的领头人，对企业是，对国家也是。

9月2日，在世界人工智能大会“脑·机智能融合—让大脑连接未来”主题论坛上，记者看到了中国在脑机接口领域的最新成果和未来图景。

从科幻到现实

脑机接口的实质是人机连接后的信息交互。如果说人体是一台电脑，那大脑就是电脑的主机；眼睛、耳朵就是鼠标键盘；肌肉、声带就是显示器、打印机。脑机接口技术就是致力于用计算机替代人体的生物反应，直接成为大脑与外界交互的工具，从而实现人们用意念控制计算机，或者用信号刺激感知，最后甚至达到人机融合。

通常来说，脑机接口的实现形式有两种，一种是侵入式的，一种是非侵入式的。非侵入式严格来说并不能算是接口，它的实现是通过在大脑外部安装一个信号采集器。当大脑活动时，采集器可以捕捉到脑电波，形成数字信号，传输到计算机上。近年大火的电影《头号玩家》《失控玩家》里，主角们就是通过戴上“信号头盔”，进入到游戏世界当中。

“将脑机接口分门别类，还是因为脑电波信号源、传感器放的位置不一样。”中国科学院深港脑科学创新研究院正高级工程师李骁健说。他介绍，非侵入式的脑机接口的缺点在于，头皮表层的信号极为薄弱，且信号不稳定，而植入性脑机接口技术又具有一定风险性，并不容易被患者广泛接受，研究缓慢，所以直至2000年前后，脑机接口实验的对象才从动物转移到真实患者身上。

本次论坛上，脑虎科技也首次对外公开发布了其三大最新研究成果：国内首款脑机接口集成式颅顶半植入医用级BCI产品，及高频脑电信号处理仪和软件算法云平台。

脑虎科技创始人、CEO彭雷说，能够长期稳定、高通量记录大脑神经细胞电活动的微电极阵列，是脑科学基础研究和包括脑机接口在内的临床诊疗技术的重要工具。其中“高通量、低创伤、长期在体”是脑虎BCI产品主打的三个亮点。

目前，该脑机接口技术已经通过华山医院、瑞金医院等医疗机构的临床试验伦理审批，并正在开展针对渐冻症、高位截瘫、失明等重大神经疾病诊治的柔性脑机接口人体临床应用验证。华山医院院长毛颖表示，将柔性脑机接口技术应用到脑手术中，能更好地保护病人的认知、语言等神经功能区，将微创损伤降到最低。

国内外技术差距不大

“在脑机接口领域，国内国外的技术差距不大。无论是电极芯片植入办法，还是封装机制方面，并没有哪一项是落后的。”中科院微系统所副所长、脑虎科技创始人兼首席科学家陶虎在论坛上表示。

中国在脑机接口领域发展较早，于2016年启动了中国“脑计划”。中国“脑计划”分两个方向，以探索大脑秘密并攻克大脑疾病为导向的脑科学研究，和以建立并发展人工智能技术为导向的类脑研究。在“十四五”规划和2035年远景目标纲要中，人工智能和脑科学为国家战略科技力量，规划中进一步指出需要加强原创性和引领性科技攻关，集中优势资源攻关科技前沿领域。

在圆桌论坛环节，专家们认为中国在脑机接口领域的有三个优势：政府支持、临床资源丰富、立法安全。李骁健说，在临床资源方面，中国的备试基础大，获得的脑数据和信息更多，硬件机器制造水平也达到世界最前沿水平。陶虎提到，中国在脑机接口领域法规审批非常严格，一项技术做合法合规可能需要五六年，如脑虎科技这次发布的产品，做人体临床试验时，伦理报告就用了一年时间才拿到。这种对合法合规的把控，其实是对病人、对医生、对科研团队的负责。

还有巨大的想象空间

那么脑机接口到底可以用在哪？对普通人有哪些现实帮助？

从目前的应用来看，侵入式和非侵入式的发展场景可能各有不同。侵入式脑机接口的信号更准确、更高频，可以更加精准地传递信号、控制机器，最重要的是侵入式脑机接口并不仅仅能读取脑电信号来控制外部设备，还可以进行精确的电刺激进而让大脑产生特定的感觉，所以侵入式脑机接口用在医疗领域，恢复瘫痪或其他残疾的人的运动和交流的情况非常多。据QYResearch数据，医疗领域的市场规模占总体脑机接口总应用的62%。

而非侵入式脑机接口的优势在于免去了开颅手术，使用者更容易接受，所以在非医学领域的应用发展迅速，尤其是在教育、娱乐、汽车、智能家居等需要增强个体感知的行业。

在更远的未来，脑机接口也有可能成为元宇宙的终极接入方式。陶虎说：“电子游戏交互设备已经从电脑升级成手机，现在正在演变成VR眼镜，如果脑机接口实现突破，将给人机交互的效率和速度带来不可比拟的巨大提升。”脑机接口技术的突破，对未来世界沟通和构建方式都是一种革命。

但在未来三到五年里，医疗临床应用仍将是脑机接口应用的主流方向。具体来讲，复旦大学类脑智能科学与技术研究院副院长王守岩认为，脑机接口即将落地三个细分赛道。第一是读脑方向，即解码脑信息，对人的内在意识、情感进行解读，让有意识障碍、自闭症等症状的患者与世界重新建立联系；第二是脑机交互方向，即通过外界刺激来改善脑部症状，未来会在抑郁症、疼痛、癫痫等四五个适应症上有很多临床应用；第三是无创脑机接口方向，以硬件结合认知神经科学的方式，推动数字药物的发展。

近十年，有赖于人工智能技术的进步，脑机接口领域的技术突破急剧增长。算法学习大大提升了人类对于脑电波数据的分析能力，优化了机器处理神经信号的效率与准确性，从而促进了脑机接口的开发和应用。在场专家表示，2021年脑机接口领域迎来行业发展转折点，之后的临床应用会更多，更快。陶虎说：“脑机接口领域技术的应用场景、发展速度都正在突破大家的正常认知，脑机接口的想象空间还有很大。”

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