近年來，隨著腦機接口從概念設(shè)計走向臨床，這一技術(shù)不僅在科研領(lǐng)域掀起巨大的波瀾，也受到資本的強烈追捧。腦機接口在醫(yī)療、教育、娛樂等諸多領(lǐng)域都孕育著無限可能，但距離這一技術(shù)真正落地，還需要等待多久？

7月6日下午，2023年世界人工智能大會“腦機智能與數(shù)字生命”主題論壇在上海世博展覽館召開。中國科學(xué)院院士、神經(jīng)科學(xué)家張旭表示，腦機接口技術(shù)在多學(xué)科融合方面是由信息時代向腦機時代發(fā)展的必由之路，也是人類生活方式的跨越。

“腦機接口代表一種新興的顛覆性的技術(shù)領(lǐng)域，勢必掀起新一輪科技技術(shù)的浪潮，其終極目標(biāo)是讓硅基器件和碳基生命相融合，實現(xiàn)生命進化的新的形式和高度。”張旭表示。

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中國科學(xué)院院士、神經(jīng)科學(xué)家張旭 圖片來源：主辦方提供

距離大規(guī)模商業(yè)推廣還有多久？

在論壇的發(fā)布環(huán)節(jié)，國內(nèi)知名腦機接口企業(yè)腦虎科技一共發(fā)布了七項橫跨學(xué)術(shù)、科研、醫(yī)療臨床的科研成果，展示了相應(yīng)的實驗視頻，并在現(xiàn)場展出了最新的手術(shù)機器人及科研市場解決方案系列產(chǎn)品。

兩項學(xué)術(shù)成果分別是“絲蛋白神經(jīng)光電極”實現(xiàn)大腦神經(jīng)解析與調(diào)控、“類蚊口器仿生柔性神經(jīng)探針電極”實現(xiàn)硬腦膜外微創(chuàng)植入。

兩項科研成果中，實驗對象是腦虎科技的動物“員工”——2歲的拉布拉多犬“尼奧”和7歲恒河猴“悟空”，它們分別完成了腦機接口的電極植入手術(shù)，在植入256通道皮層電極后均可采集LFP（局部場電位）信號，“尼奧”成功實現(xiàn)運動解碼，“悟空”成功實現(xiàn)通過意念打游戲的實驗效果。

（文中視頻來源：腦虎科技提供）

據(jù)腦虎科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO彭雷介紹，侵入式腦機接口有三大主要路線：硅基硬質(zhì)電極系統(tǒng)、血管電極系統(tǒng)以及柔性電極系統(tǒng)。馬斯克的Neuralink和腦虎科技采用的都是柔性電極系統(tǒng)。

彭雷表示，柔性腦機接口要滿足三個條件才能實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)推廣：一是高通量，高通量意味著能夠更精確地解析大腦；二是微創(chuàng)，也即讓侵入式腦機接口插入人體時的影響最小，“如果腦機接口植入的創(chuàng)傷能夠跟做一個激光近視眼手術(shù)相近的時候，這個技術(shù)就有機會能夠普及了”；三是植入的穩(wěn)定性，即腦機接口能與生物體長期有效并且安全地共存。

非侵入式的腦機接口方面，天津大學(xué)醫(yī)工院副院長許敏鵬認為：“如果能實現(xiàn)高效、高友好性的腦控鍵盤和腦控鼠標(biāo)，那么消費級的腦機接口產(chǎn)品也就離我們不遠了。”據(jù)許敏鵬介紹，腦控鍵盤解決的主要問題是離散指令的輸出，而腦控鼠標(biāo)解決的主要問題是連續(xù)的運動控制。

據(jù)悉，2021年，天津大學(xué)與華為合作，無感視覺刺激、極微弱腦電特征的腦控鍵盤被研制出。2022年，天津大學(xué)實現(xiàn)了非侵入式的腦控鼠標(biāo)，被訓(xùn)練者經(jīng)過15分鐘的訓(xùn)練，可以實現(xiàn)簡單的腦控追逐目標(biāo)的二維控制。

天津大學(xué)醫(yī)工院副院長許敏鵬?圖片來源：主辦方提供

還有哪些現(xiàn)實障礙需要跨越？

需要指出的是，盡管腦機接口相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)在近些年來得到了迅猛發(fā)展，但仍遠未成熟，距離大規(guī)模商用更是需要跨過大量的現(xiàn)實障礙。

論壇上，多位嘉賓也提出，腦機接口發(fā)展仍有一些重點問題亟待解決。天津大學(xué)副校長明東表示，雖然腦機接口的未來值得期待，但是目前仍然處于襁褓期，有很多場景還不能實現(xiàn)。

許敏鵬也表示，消費級腦機接口仍然面臨兩大主要的技術(shù)問題：其一為不自然的腦機交互方式，其二為不友好的腦機硬件形態(tài)。對此，在實現(xiàn)更加自然的腦機交互方面，需要腦機自然編解碼技術(shù)和腦電演進模型。在建立用戶友好的硬件系統(tǒng)方面，則需要全集成化微型腦電采集裝置和低噪聲低阻抗腦電非濕電極。

彭雷也指出了腦機接口的多項技術(shù)痛點，如硬件、軟件、數(shù)據(jù)、算法的不統(tǒng)一，而人工智能的快速發(fā)展，也恰恰是因為在過去這些年，很多基礎(chǔ)能力實現(xiàn)了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化。

心理健康領(lǐng)域的革命性技術(shù)

近日，抑郁癥受到公眾廣泛關(guān)注。對此，上海市精神衛(wèi)生中心院長趙敏在論壇上表示，心理精神上的疾病也屬于腦疾病的一種。腦機智能與數(shù)字生命在精神心理健康當(dāng)中具有非常廣泛的應(yīng)用前景，在治療阿爾茨海默病、難治性抑郁等方面，腦機智能方面的技術(shù)已經(jīng)在臨床中有著廣泛應(yīng)用，但同時也面臨著定位不夠精準(zhǔn)等挑戰(zhàn)。

腦科學(xué)是21世紀(jì)人類所面臨的重大課題。復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院院長毛穎表示，作為一種創(chuàng)新的神經(jīng)技術(shù)，腦機接口給醫(yī)生帶來了便利，也給患者帶來了希望，它的發(fā)展趨勢是從表象到機理、從有創(chuàng)到無創(chuàng)、從單一的學(xué)科到多學(xué)科的融合，也將為未來造福更多的人群而打下基礎(chǔ)。

上海市經(jīng)濟和信息化委員會副主任劉平表示，以腦機接口為代表的高端生物技術(shù)正在加速演進，成為下一代生命科學(xué)和信息技術(shù)交互融合的主戰(zhàn)場。目前，該技術(shù)已進入快速發(fā)展階段，應(yīng)用前景十分廣闊，尤其在康復(fù)等領(lǐng)域存在巨大的市場應(yīng)用空間。上海已經(jīng)發(fā)布了《發(fā)展壯大未來產(chǎn)業(yè)集群行動方案》，正在推動非侵入式腦機接口技術(shù)、腦機融合技術(shù)、類腦芯片技術(shù)、大腦計算神經(jīng)模型等領(lǐng)域的突破，搭建創(chuàng)新功能平臺。