近年來(lái)，隨著腦機(jī)接口從概念設(shè)計(jì)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(qiáng)烈追捧。腦機(jī)接口在醫(yī)療、教育、娛樂(lè)等諸多領(lǐng)域都孕育著無(wú)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(huì)“腦機(jī)智能與數(shù)字生命”主題論壇在上海世博展覽館召開(kāi)。中國(guó)科學(xué)院院士、神經(jīng)科學(xué)家張旭表示，腦機(jī)接口技術(shù)在多學(xué)科融合方面是由信息時(shí)代向腦機(jī)時(shí)代發(fā)展的必由之路，也是人類(lèi)生活方式的跨越。

“腦機(jī)接口代表一種新興的顛覆性的技術(shù)領(lǐng)域，勢(shì)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(shí)現(xiàn)生命進(jìn)化的新的形式和高度。”張旭表示。

(資料圖片)

中國(guó)科學(xué)院院士、神經(jīng)科學(xué)家張旭 圖片來(lái)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(guó)內(nèi)知名腦機(jī)接口企業(yè)腦虎科技一共發(fā)布了七項(xiàng)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(shí)驗(yàn)視頻，并在現(xiàn)場(chǎng)展出了最新的手術(shù)機(jī)器人及科研市場(chǎng)解決方案系列產(chǎn)品。

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

兩項(xiàng)科研成果中，實(shí)驗(yàn)對(duì)象是腦虎科技的動(dòng)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(jī)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(chǎng)電位）信號(hào)，“尼奧”成功實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)解碼，“悟空”成功實(shí)現(xiàn)通過(guò)意念打游戲的實(shí)驗(yàn)效果。

（文中視頻來(lái)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(jī)接口有三大主要路線(xiàn)：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(jī)接口要滿(mǎn)足三個(gè)條件才能實(shí)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(jī)接口插入人體時(shí)的影響最小，“如果腦機(jī)接口植入的創(chuàng)傷能夠跟做一個(gè)激光近視眼手術(shù)相近的時(shí)候，這個(gè)技術(shù)就有機(jī)會(huì)能夠普及了”；三是植入的穩(wěn)定性，即腦機(jī)接口能與生物體長(zhǎng)期有效并且安全地共存。

非侵入式的腦機(jī)接口方面，天津大學(xué)醫(yī)工院副院長(zhǎng)許敏鵬認(rèn)為：“如果能實(shí)現(xiàn)高效、高友好性的腦控鍵盤(pán)和腦控鼠標(biāo)，那么消費(fèi)級(jí)的腦機(jī)接口產(chǎn)品也就離我們不遠(yuǎn)了。”據(jù)許敏鵬介紹，腦控鍵盤(pán)解決的主要問(wèn)題是離散指令的輸出，而腦控鼠標(biāo)解決的主要問(wèn)題是連續(xù)的運(yùn)動(dòng)控制。

據(jù)悉，2021年，天津大學(xué)與華為合作，無(wú)感視覺(jué)刺激、極微弱腦電特征的腦控鍵盤(pán)被研制出。2022年，天津大學(xué)實(shí)現(xiàn)了非侵入式的腦控鼠標(biāo)，被訓(xùn)練者經(jīng)過(guò)15分鐘的訓(xùn)練，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)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(zhǎng)許敏鵬?圖片來(lái)源：主辦方提供

還有哪些現(xiàn)實(shí)障礙需要跨越？

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

論壇上，多位嘉賓也提出，腦機(jī)接口發(fā)展仍有一些重點(diǎn)問(wèn)題亟待解決。天津大學(xué)副校長(zhǎng)明東表示，雖然腦機(jī)接口的未來(lái)值得期待，但是目前仍然處于襁褓期，有很多場(chǎng)景還不能實(shí)現(xiàn)。

許敏鵬也表示，消費(fèi)級(jí)腦機(jī)接口仍然面臨兩大主要的技術(shù)問(wèn)題：其一為不自然的腦機(jī)交互方式，其二為不友好的腦機(jī)硬件形態(tài)。對(duì)此，在實(shí)現(xiàn)更加自然的腦機(jī)交互方面，需要腦機(jī)自然編解碼技術(shù)和腦電演進(jìn)模型。在建立用戶(hù)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(jī)接口的多項(xiàng)技術(shù)痛點(diǎn)，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?yàn)樵谶^(guò)去這些年，很多基礎(chǔ)能力實(shí)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(duì)此，上海市精神衛(wèi)生中心院長(zhǎng)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(jī)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(jī)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(shí)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(lèi)所面臨的重大課題。復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院院長(zhǎng)毛穎表示，作為一種創(chuàng)新的神經(jīng)技術(shù)，腦機(jī)接口給醫(yī)生帶來(lái)了便利，也給患者帶來(lái)了希望，它的發(fā)展趨勢(shì)是從表象到機(jī)理、從有創(chuàng)到無(wú)創(chuàng)、從單一的學(xué)科到多學(xué)科的融合，也將為未來(lái)造福更多的人群而打下基礎(chǔ)。

上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)副主任劉平表示，以腦機(jī)接口為代表的高端生物技術(shù)正在加速演進(jìn)，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(chǎng)。目前，該技術(shù)已進(jìn)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(chǎng)應(yīng)用空間。上海已經(jīng)發(fā)布了《發(fā)展壯大未來(lái)產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)方案》，正在推動(dòng)非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)、腦機(jī)融合技術(shù)、類(lèi)腦芯片技術(shù)、大腦計(jì)算神經(jīng)模型等領(lǐng)域的突破，搭建創(chuàng)新功能平臺(tái)。