用腦電活動控制動作，通過微小電流讓腦細胞和計算機“互動”，殘障患者可以操作機械臂喝水，這些過去只出現(xiàn)在科幻小說里的場景，近年來在腦機接口技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用中逐步走進現(xiàn)實。
在人的頭骨上開一個極窄的縫隙，大腦就好像一個儲蓄罐，未來研究人員可以像投硬幣一般，將極薄的芯片設(shè)備植入大腦中，向里面存入無限的信息。
7月1日，工業(yè)和信息化部就《腦機接口標準化技術(shù)委員會籌建方案》（下稱《方案》）公示征求公眾意見，以推動腦機接口技術(shù)發(fā)展。此舉說明我國腦機接口技術(shù)標準的制定有望提速。
據(jù)介紹，《方案》擬邀請腦機接口領(lǐng)域企業(yè)、科研院所、高校等產(chǎn)業(yè)和技術(shù)專家擔任委員，并明確了三大工作計劃：一是優(yōu)化完善標準化路線圖，即明確腦機接口研制優(yōu)先次序并統(tǒng)籌推進腦機接口標準制定；二是加快關(guān)鍵技術(shù)標準研制，即在明確優(yōu)先次序的基礎(chǔ)上圍繞腦電采集、信號獲取/處理、信號輸出/執(zhí)行等環(huán)節(jié)的各項標準開展研究；三是推動標準宣貫實施，即引導(dǎo)企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)對標達標。
7月2日A股開盤后，腦機接口概念走強。
近年來，中國各地方政府紛紛推出政策鼓勵支持腦機接口產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括腦機接口、虛擬現(xiàn)實在內(nèi)的一批前沿“硬科技”已經(jīng)被寫入《上海市高端裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》。醫(yī)院和產(chǎn)業(yè)界也正在加強合作，進一步探索腦機接口技術(shù)在臨床方面的新應(yīng)用。
醫(yī)療領(lǐng)域商業(yè)化進程不斷加速
腦機接口是各發(fā)達國家在腦科學(xué)與類腦研究領(lǐng)域科技競爭的高地，需要跨多個學(xué)科集成復(fù)雜系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)上下游鏈路長，研發(fā)過程涉及電極、芯片、數(shù)據(jù)、算法、分析軟件、生物相容性材料等多個環(huán)節(jié)。
作為一種新興的技術(shù)，腦機接口已經(jīng)被寫入今年1月29日工信部、科技部等七部門聯(lián)合印發(fā)的《推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》。該文件聚焦未來產(chǎn)業(yè)，明確提出需要加強量子計算機、腦機接口、新型顯示以及6G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研發(fā)。
腦機接口技術(shù)作為大腦與外界設(shè)備溝通交流的“信息高速公路”，是新一代人機交互與人機混合智能的前沿技術(shù)，旨在通過大腦發(fā)出的信號控制外部設(shè)備，如機械臂。在醫(yī)療領(lǐng)域，該技術(shù)已經(jīng)能讓癱瘓患者控制輪椅；醫(yī)生還在探索將腦機接口技術(shù)用于情緒的調(diào)控，并期待它在抑郁癥等神經(jīng)疾病的篩查和診療中有新的進展。
在全球范圍內(nèi)，以科技富豪馬斯克創(chuàng)立的Neuralink為代表的腦機接口公司正在加速商業(yè)化進程。今年2月，Neuralink稱首例受試者已經(jīng)實現(xiàn)通過意念來控制電腦鼠標。
今年以來，中國腦機接口的發(fā)展也顯著提速，不斷有新成果發(fā)布。值得注意的是，最新的成果已不再局限于學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，而是希望更好地與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，并最終實現(xiàn)商業(yè)化，從而能夠與Neuralink這樣的企業(yè)競爭。
值得指出的是，安全倫理問題是腦機接口技術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)之一，中國今年2月發(fā)布了《腦機接口研究倫理指引》。
5月29日，中央網(wǎng)信辦、市場監(jiān)管總局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《信息化標準建設(shè)行動計劃（2024—2027年）》，其中提到，推進腦機接口標準研究，加強輸入—輸出接口、腦信息編解碼算法、腦信息安全與隱私保護等關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用標準研制。
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目前，中國在腦機接口領(lǐng)域的研究，主要由一些大學(xué)的研究團隊承擔。最新的進展來自于天津大學(xué)腦機交互與人機共融海河實驗室團隊。
上個月底，海河實驗室與南方科技大學(xué)宣布協(xié)同開發(fā)了全球首個可開源片上腦智能復(fù)合體信息交互系統(tǒng)，實現(xiàn)培養(yǎng)“大腦”對機器人避障、跟蹤、抓握等任務(wù)的無人控制，完成多種類腦計算啟發(fā)工作。
第一財經(jīng)記者了解到，片上腦機接口是利用體外培養(yǎng)“大腦”（如腦類器官）與電極芯片耦合形成片上腦，通過編解碼及刺激—反饋實現(xiàn)其與外界信息交互的技術(shù)。
針對最新的《方案》，天津大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授、腦機交互與人機共融海河實驗室片上腦機接口團隊負責人李曉紅對第一財經(jīng)記者表示：“作為腦機接口領(lǐng)域的一個重要新興分支，片上腦機接口有望對混合智能、類腦計算、醫(yī)療康復(fù)等前沿科技領(lǐng)域發(fā)展產(chǎn)生根本性的推動�！�
該團隊開發(fā)了一款MetaBOC“片上腦-機接口智能交互系統(tǒng)”，包含四大模塊，能實現(xiàn)信號采集、數(shù)據(jù)處理、刺激反饋的閉環(huán)開發(fā)。李曉紅告訴第一財經(jīng)記者，MetaBoC是一款未來將會面向市場的產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品。
“MetaBOC系統(tǒng)具有光刺激編碼控制、三維片上腦適配模塊、AI輔助智能提升、全鏈條高集成的特色創(chuàng)新點，并可進行開源共享，有望推動片上腦-機接口社區(qū)的發(fā)展壯大�！崩顣约t表示。
未來，團隊將圍繞腦類器官全域電極、片上腦訓(xùn)練調(diào)控策略、生物智能-機器智能對話機制等關(guān)鍵問題展開。不過，李曉紅也指出開發(fā)大腦類器官的難點：“一是缺乏血管網(wǎng)絡(luò)，營養(yǎng)供給不足；二是缺乏信息輸入，難以形成復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。”
此前，清華大學(xué)團隊為一名癱瘓患者植入腦機接口NEO系統(tǒng)，幫助患者恢復(fù)部分活動能力。據(jù)清華研究團隊今年早些時候介紹稱，清華醫(yī)學(xué)院洪波教授設(shè)計研發(fā)的無線微創(chuàng)腦機接口NEO（Neural Electronic Opportunity）與馬斯克領(lǐng)導(dǎo)的Neuralink腦機接口不同，使用微創(chuàng)手術(shù)的方法將電極放在大腦硬膜外，通過長期動物試驗研制，不會破壞神經(jīng)組織。
在洪波看來，微創(chuàng)植入腦機接口系統(tǒng)植入于人體硬腦膜上，不侵入大腦皮層神經(jīng)細胞，通過軟硬件結(jié)合的信號增強技術(shù)獲取高信噪比，有效解決了生物相容性問題；另外植入體內(nèi)機的體積約1元硬幣大小，在高信號強度、小植入損傷之間找到平衡。
復(fù)旦大學(xué)光電研究院研究員宋恩名此前向第一財經(jīng)記者解釋稱，Neuralink的腦機接口是有創(chuàng)的侵入式腦機接口技術(shù)路線，清華團隊的是半侵入式的微創(chuàng)技術(shù)路線。他認為，兩種技術(shù)路線各有優(yōu)勢。
產(chǎn)學(xué)融合推動多種技術(shù)路徑發(fā)展
面向腦機接口的國際前沿發(fā)展趨勢，我國已有多個科研團隊正在攻關(guān)不同技術(shù)路徑的腦機接口設(shè)備，其中主要包括侵入式、半侵入式以及非侵入式技術(shù)。
在這一背景下，北京腦科學(xué)與類腦研究所牽頭制定“智能腦機系統(tǒng)增強計劃”，2023年，北京芯智達神經(jīng)技術(shù)有限公司成立，專注于腦機接口研發(fā)與臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用，面向國際前沿研發(fā)腦機接口核心部件，開發(fā)神經(jīng)解碼算法，多維度統(tǒng)籌系統(tǒng)集成，針對臨床應(yīng)用等場景研發(fā)產(chǎn)品，進行商業(yè)轉(zhuǎn)化。
今年4月，由北京腦科學(xué)與類腦研究所聯(lián)合北京芯智達神經(jīng)技術(shù)有限公司自主研發(fā)的“北腦二號”腦機接口重大成果亮相中關(guān)村論壇，填補了國內(nèi)高性能侵入式腦機接口技術(shù)的空白，媲美Neuralink公司。
據(jù)介紹，“北腦二號”配備了高通量柔性微絲電極，這相當于一個“傳感器”，通過腦內(nèi)植入，可以讀取腦電信號，其性能決定著捕捉腦信號的數(shù)量與質(zhì)量。
第一財經(jīng)記者了解到，“北腦二號”的上一代產(chǎn)品“北腦一號”聚焦半侵入式采集腦皮層電信號，目前也已進入臨床研究。
另一方面，面向腦健康干預(yù)、腦疾病治療與神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域創(chuàng)新技術(shù)需求與挑戰(zhàn)，神經(jīng)科技前沿技術(shù)需要進一步的轉(zhuǎn)化，促進神經(jīng)調(diào)控與腦機接口領(lǐng)域科研成果轉(zhuǎn)化落地。
今年5月，復(fù)旦大學(xué)神經(jīng)調(diào)控與腦機接口研究中心正式獲得批復(fù)成立，目標是打造神經(jīng)調(diào)控與腦機接口原理探索、顛覆性技術(shù)突破與醫(yī)療健康應(yīng)用新質(zhì)生產(chǎn)力的創(chuàng)新引擎。
據(jù)介紹，該中心服務(wù)于神經(jīng)調(diào)控與腦機接口領(lǐng)域國家重大交叉融合戰(zhàn)略需求，積極布局神經(jīng)調(diào)控與腦機接口技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，打造腦機接口國家隊，依托類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院，聯(lián)合腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究院、腦科學(xué)研究院、大數(shù)據(jù)學(xué)院、集成芯片與系統(tǒng)全國重點實驗室、附屬華山醫(yī)院、附屬兒科醫(yī)院7家單位共同建設(shè)。
復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院副院長王守巖研究員對第一財經(jīng)記者表示：“此舉是集聚復(fù)旦大學(xué)醫(yī)理工交叉學(xué)科力量，構(gòu)建腦機接口理論與技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新動力源，打造腦機接口領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研合作無縫創(chuàng)新鏈�！�
從團隊的構(gòu)成來看，“加強基礎(chǔ)研究、臨床醫(yī)學(xué)與工程技術(shù)的合作，充分發(fā)揮復(fù)旦大學(xué)學(xué)科交叉優(yōu)勢�！蓖跏貛r表示，“復(fù)旦大學(xué)在腦機接口材料、電極、芯片及臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用等方面有著十余年的研究積累，恰逢腦機接口領(lǐng)域發(fā)展的歷史時刻，中心將助力多學(xué)科科學(xué)家交流合作，面向臨床的重大需求合力攻關(guān)。”
另據(jù)介紹，依托張江復(fù)旦腦與類腦智能國際創(chuàng)新中心，中心將打造“腦感知－腦計算－腦調(diào)控”相融合的科研共享平臺，具備光、聲、電、磁等無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，以及開展手術(shù)中、手術(shù)后植入式深部腦刺激有創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控研究的能力，具備支撐復(fù)旦大學(xué)、上海市及全國神經(jīng)調(diào)控及腦機接口領(lǐng)域開展相關(guān)科學(xué)研究實驗的共享能力。
