隨著人工智能、柔性材料、生物傳感器等技術(shù)的發(fā)展，腦機(jī)接口技術(shù)正走向?qū)嵱没鋺?yīng)用場(chǎng)景迎來(lái)“爆發(fā)”，技術(shù)迭代“與時(shí)間賽跑”。與此同時(shí)，腦機(jī)接口學(xué)科體系與人才培養(yǎng)機(jī)制建設(shè)尚有待完善，患者隱私保護(hù)與倫理問(wèn)題也越來(lái)越受到關(guān)注，人機(jī)交互的技術(shù)邊界正在模糊。

  AI時(shí)代，腦機(jī)接口會(huì)是人類(lèi)繼續(xù)進(jìn)化的開(kāi)關(guān)嗎？

  場(chǎng)景應(yīng)用或“爆發(fā)”

  在天津大學(xué)腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室”）里，工作人員頭戴腦電極帽、身背裝有主控模塊的小“背包”，用意念操控佩戴在手腕上的“第六指”，順利完成了抓握、放置小球等精細(xì)任務(wù)。這款由實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)研發(fā)的手指穿戴設(shè)備，也被叫作“神工-靈犀指”。

  “心有靈犀一點(diǎn)通。通過(guò)非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)，采集大腦發(fā)出的控制信號(hào)，控制外肢體。”腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)成員王壯告訴記者，腦卒中患者多半有偏癱或者肌張力過(guò)大等問(wèn)題，他們用意念控制“靈犀指”，可以配合人手完成輔助抓握，喚醒患者的功能障礙中樞與外周神經(jīng)系統(tǒng)，助力手部運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)。

  國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃首席科學(xué)家、實(shí)驗(yàn)室主任助理孟琳教授說(shuō)，腦機(jī)接口的工作原理是采集腦部神經(jīng)信號(hào)并分析轉(zhuǎn)換成特定指令。按照傳感方式以及電極與大腦的接觸程度，腦機(jī)接口分為侵入式和非侵入式兩種。前者需要將電極直接植入大腦內(nèi)部，采集更為精確、分辨率更高的信號(hào)；后者則通過(guò)放置在頭皮表面的電極采集信號(hào)，信號(hào)分辨率和精確度稍低，但更安全方便。

  從太空中的宇航員通訊到幫助患者康復(fù)運(yùn)動(dòng)，從意念打字到操縱無(wú)人機(jī)……自1973年美國(guó)科學(xué)家首提這一“科幻”概念以來(lái)，各國(guó)開(kāi)展“腦計(jì)劃”破解大腦密碼，科幻電影中對(duì)于意念操控的想象一一照進(jìn)了現(xiàn)實(shí)。

  2023年3月揭牌的天津大學(xué)腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室，在腦機(jī)交互領(lǐng)域構(gòu)建了全鏈條自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，擁有國(guó)際最大的腦機(jī)交互技術(shù)專(zhuān)利池。天津大學(xué)副校長(zhǎng)、腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任明東說(shuō)，中國(guó)非侵入式腦機(jī)接口達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域、載人航天領(lǐng)域取得重大突破；侵入式腦機(jī)接口也在脊髓損傷、語(yǔ)言解碼等多個(gè)場(chǎng)景開(kāi)展臨床試驗(yàn)。

  醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)很多新的可穿戴式醫(yī)療設(shè)備，在神經(jīng)情感功能調(diào)節(jié)方面，腦機(jī)接口也可起到很好的作用。

  2025年3月，國(guó)家醫(yī)保局發(fā)布《神經(jīng)系統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)價(jià)格項(xiàng)目立項(xiàng)指南》，其中專(zhuān)門(mén)為腦機(jī)接口新技術(shù)單獨(dú)立項(xiàng)，設(shè)立了非侵入式腦機(jī)接口適配費(fèi)、侵入式腦機(jī)接口植入費(fèi)、取出費(fèi)等價(jià)格項(xiàng)目。各地對(duì)接落實(shí)立項(xiàng)指南后，腦機(jī)接口醫(yī)療收費(fèi)將有規(guī)可依。“這意味著一旦腦機(jī)接口技術(shù)成熟，快速進(jìn)入臨床應(yīng)用的路徑已經(jīng)鋪好。”明東說(shuō)，在運(yùn)動(dòng)康復(fù)、精神醫(yī)學(xué)、重癥醫(yī)學(xué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等領(lǐng)域，相信很快都會(huì)有關(guān)鍵技術(shù)的突破和落地應(yīng)用。

  地方層面的政策支持在2025年開(kāi)始加速落地。《加快北京市腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)方案（2025-2030年）》中提出，突破腦機(jī)接口電極、芯片、編解碼算法等關(guān)鍵核心技術(shù)，打造世界領(lǐng)先的智能腦機(jī)系統(tǒng)；《上海市腦機(jī)接口未來(lái)產(chǎn)業(yè)培育行動(dòng)方案（2025-2030年）》提出，2030年前實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量控腦，腦機(jī)接口產(chǎn)品全面實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用。

  2025年新年伊始，天津大學(xué)腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合清華大學(xué)發(fā)布國(guó)際首個(gè)“雙環(huán)路”腦機(jī)接口系統(tǒng)解決方案，實(shí)現(xiàn)人腦對(duì)無(wú)人機(jī)四自由度高效操控。英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站列舉的2025年值得關(guān)注的科學(xué)事件中，腦機(jī)接口位列其中。

  “隨著腦機(jī)接口領(lǐng)域相關(guān)成果的不斷突破，2025年有望成為腦機(jī)接口應(yīng)用的關(guān)鍵一年，技術(shù)迭代將迎來(lái)大規(guī)模爆發(fā)，應(yīng)用場(chǎng)景也將更加豐富。”明東說(shuō)。

  技術(shù)迭代“與世界賽跑”

  作為全球科技競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，腦機(jī)接口是培育未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵核心領(lǐng)域。2013年，美國(guó)宣布了腦計(jì)劃，日本、加拿大、歐盟等國(guó)家和地區(qū)也紛紛布局腦計(jì)劃。在腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)化方面，國(guó)外以臉書(shū)、谷歌等為代表的科技巨頭較早開(kāi)展，神經(jīng)鏈接公司（Neuralink）等在產(chǎn)品研發(fā)方面取得重要突破。

  2025年初，神經(jīng)鏈接公司宣布已成功將腦機(jī)芯片植入第三名受試者體內(nèi)；前不久，公司設(shè)備獲得美國(guó)食品和藥物管理局“突破性醫(yī)療設(shè)備”認(rèn)證。咨詢公司麥肯錫預(yù)測(cè)，2030年至2040年間，腦機(jī)接口在嚴(yán)肅醫(yī)療與消費(fèi)醫(yī)療的潛在規(guī)模分別為150億至850億美元和250億至600億美元。

  2016年，中國(guó)啟動(dòng)腦計(jì)劃并強(qiáng)調(diào)“一體兩翼”，包括利用腦科學(xué)研究推動(dòng)新一代人工智能技術(shù)發(fā)展。2024年7月，由天津大學(xué)腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室牽頭，南方科技大學(xué)等科研團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作，成功研發(fā)全球首個(gè)片上腦機(jī)接口智能交互系統(tǒng)，在人體外創(chuàng)造了一個(gè)有生物智能的“類(lèi)腦器官”。

  “‘片上腦’，即在電極芯片上通過(guò)干細(xì)胞培養(yǎng)的類(lèi)腦組織，利用生物大腦的智能功能加裝電極芯片，向外部發(fā)出信號(hào)。‘片上眼’組織是用人類(lèi)干細(xì)胞培育出的生物眼，有望幫助失去雙眼和視神經(jīng)的人重新‘看見(jiàn)’，為腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展提供了新思路。”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃首席科學(xué)家、實(shí)驗(yàn)室PI（學(xué)術(shù)帶頭人）陳力群說(shuō)。

  “全球首個(gè)片上腦機(jī)接口智能交互系統(tǒng)”入選2024年國(guó)內(nèi)十大科技新聞榜單。國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃首席科學(xué)家、實(shí)驗(yàn)室PI李曉紅表示，這實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)“大腦”對(duì)機(jī)器人避障、跟蹤、抓握等任務(wù)的無(wú)人控制，對(duì)于探索新一代生命體-非生命體融合交互，在混合智能、類(lèi)腦智能、醫(yī)療康復(fù)等國(guó)家重大需求領(lǐng)域具有重要意義。

  作為新質(zhì)生產(chǎn)力的典型代表，腦機(jī)接口正在加快形成突破性科研成果和創(chuàng)新應(yīng)用。

  2025年4月，由腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室與天津市環(huán)湖醫(yī)院合作的全國(guó)首個(gè)腦機(jī)接口綜合臨床實(shí)驗(yàn)病區(qū)啟動(dòng)建設(shè)，體系化布局腦卒中、腦癱、帕金森、癲癇等各類(lèi)神經(jīng)重癥的腦機(jī)接口臨床綜合解決方案。

  “腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室面向國(guó)家實(shí)施健康中國(guó)戰(zhàn)略的重大決策部署，聚焦腦機(jī)交互與人機(jī)共融領(lǐng)域?qū)W術(shù)前沿，為搶占腦機(jī)交互領(lǐng)域國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)提供強(qiáng)有力科技支撐。”明東說(shuō)。

  產(chǎn)業(yè)化落地仍有挑戰(zhàn)

  隨著市場(chǎng)需求釋放，腦機(jī)接口領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)。作為新興交叉學(xué)科專(zhuān)業(yè)，腦機(jī)接口應(yīng)用落地仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

  在業(yè)內(nèi)看來(lái)，腦機(jī)接口是高度復(fù)雜的“重倉(cāng)”技術(shù)，腦機(jī)接口專(zhuān)業(yè)人才儲(chǔ)備工作迫在眉睫。

  明東說(shuō)，我國(guó)已有高校、科研院所、企業(yè)、醫(yī)院等數(shù)百家單位開(kāi)展了腦機(jī)接口業(yè)務(wù)，但專(zhuān)業(yè)人才缺口巨大，保守估計(jì)到2030年將達(dá)20余萬(wàn)人，且該領(lǐng)域?qū)俑鲊?guó)競(jìng)相角逐的戰(zhàn)略必爭(zhēng)之地，多次被列入“嚴(yán)格管制技術(shù)目錄”。

  “培養(yǎng)既懂神經(jīng)科學(xué)又擅長(zhǎng)工程開(kāi)發(fā)的復(fù)合型人才周期較長(zhǎng)。亟須加大自主化培養(yǎng)這一領(lǐng)域的多元化復(fù)合型人才力度，為我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供源動(dòng)力，為大國(guó)博弈掌握主動(dòng)權(quán)。”明東等人建議，應(yīng)充分發(fā)揮一流大學(xué)的優(yōu)勢(shì)學(xué)科資源，深化教育綜合改革，緊前布局腦機(jī)接口新興專(zhuān)業(yè)，構(gòu)筑高質(zhì)量腦機(jī)接口專(zhuān)業(yè)教育體系，加強(qiáng)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)，為統(tǒng)籌推進(jìn)腦機(jī)接口教育科技人才“三位一體”融合發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

  與此同時(shí)，腦機(jī)接口領(lǐng)域的監(jiān)管政策和標(biāo)準(zhǔn)尚有待完善。只有突破技術(shù)瓶頸并建立完善的倫理規(guī)范，明確數(shù)據(jù)隱私、生命安全、人體實(shí)驗(yàn)等紅線，腦機(jī)接口才能真正實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。

  2024年2月，國(guó)家科技倫理委員會(huì)人工智能倫理分委員會(huì)研究編制了《腦機(jī)接口研究倫理指引》；2024年7月，工信部公布腦機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)籌建方案；2025年3月，由中國(guó)信通院牽頭編制并發(fā)布《腦機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)化路線圖（2025年）》。專(zhuān)家認(rèn)為，開(kāi)展腦機(jī)接口治療需要在倫理和隱私保護(hù)方面建立專(zhuān)門(mén)的指南，確保所有研究和治療都遵循嚴(yán)格的倫理標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)開(kāi)發(fā)安全的數(shù)據(jù)處理方案，確保患者的腦電活動(dòng)數(shù)據(jù)和個(gè)人信息得到充分保護(hù)。

  隨著腦科學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，人與機(jī)器的依賴關(guān)系或許愈加強(qiáng)烈、界限愈加模糊。

  “AI一定會(huì)加速腦機(jī)接口的發(fā)展，腦機(jī)接口也會(huì)反向給予AI發(fā)展更多的助力。人工智能只是智能科技的一種形態(tài)，人腦智能并不會(huì)在AI的沖擊下變得毫無(wú)意義，人和機(jī)器如何和諧共存，是非常重要甚至是永恒的命題，人機(jī)混合智能形態(tài)將是未來(lái)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的重要形態(tài)。”明東說(shuō)。

  終極的腦機(jī)接口形態(tài)尚未出現(xiàn)。“未來(lái)機(jī)器人不應(yīng)是一個(gè)冷冰冰的、只有芯片和人工智能驅(qū)動(dòng)的存在，而是一個(gè)有情感、有溫度、有情緒的人機(jī)交互的產(chǎn)物。”明東說(shuō)。

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