用腦電活動(dòng)控制動(dòng)作，通過微小電流讓腦細(xì)胞和計(jì)算機(jī)“互動(dòng)”，殘障患者可以操作機(jī)械臂喝水，這些過去只出現(xiàn)在科幻小說里的場(chǎng)景，近年來在腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用中逐步走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
在人的頭骨上開一個(gè)極窄的縫隙，大腦就好像一個(gè)儲(chǔ)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(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)籌建方案》（下稱《方案》）公示征求公眾意見，以推動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展。此舉說明我國(guó)腦機(jī)接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定有望提速。
據(jù)介紹，《方案》擬邀請(qǐng)腦機(jī)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(dān)任委員，并明確了三大工作計(jì)劃：一是優(yōu)化完善標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，即明確腦機(jī)接口研制優(yōu)先次序并統(tǒng)籌推進(jìn)腦機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)制定；二是加快關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制，即在明確優(yōu)先次序的基礎(chǔ)上圍繞腦電采集、信號(hào)獲取/處理、信號(hào)輸出/執(zhí)行等環(huán)節(jié)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)開展研究；三是推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)宣貫實(shí)施，即引導(dǎo)企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)對(duì)標(biāo)達(dá)標(biāo)。
7月2日A股開盤后，腦機(jī)接口概念走強(qiáng)。
近年來，中國(guó)各地方政府紛紛推出政策鼓勵(lì)支持腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括腦機(jī)接口、虛擬現(xiàn)實(shí)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(qiáng)合作，進(jìn)一步探索腦機(jī)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(jìn)程不斷加速
腦機(jī)接口是各發(fā)達(dá)國(guó)家在腦科學(xué)與類腦研究領(lǐng)域科技競(jìng)爭(zhēng)的高地，需要跨多個(gè)學(xué)科集成復(fù)雜系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)上下游鏈路長(zhǎng)，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(gè)環(huán)節(jié)。
作為一種新興的技術(shù)，腦機(jī)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(dòng)未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見》。該文件聚焦未來產(chǎn)業(yè)，明確提出需要加強(qiáng)量子計(jì)算機(jī)、腦機(jī)接口、新型顯示以及6G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研發(fā)。
腦機(jī)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(jī)交互與人機(jī)混合智能的前沿技術(shù)，旨在通過大腦發(fā)出的信號(hào)控制外部設(shè)備，如機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)接口公司正在加速商業(yè)化進(jìn)程。今年2月，Neuralink稱首例受試者已經(jīng)實(shí)現(xiàn)通過意念來控制電腦鼠標(biāo)。
今年以來，中國(guó)腦機(jī)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(shí)現(xiàn)商業(yè)化，從而能夠與Neuralink這樣的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。
值得指出的是，安全倫理問題是腦機(jī)接口技術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)之一，中國(guó)今年2月發(fā)布了《腦機(jī)接口研究倫理指引》。
5月29日，中央網(wǎng)信辦、市場(chǎng)監(jiān)管總局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)行動(dòng)計(jì)劃（2024—2027年）》，其中提到，推進(jìn)腦機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)研究，加強(qiáng)輸入—輸出接口、腦信息編解碼算法、腦信息安全與隱私保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研制。
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目前，中國(guó)在腦機(jī)接口領(lǐng)域的研究，主要由一些大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)。最新的進(jìn)展來自于天津大學(xué)腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)。
上個(gè)月底，海河實(shí)驗(yàn)室與南方科技大學(xué)宣布協(xié)同開發(fā)了全球首個(gè)可開源片上腦智能復(fù)合體信息交互系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)“大腦”對(duì)機(jī)器人避障、跟蹤、抓握等任務(wù)的無人控制，完成多種類腦計(jì)算啟發(fā)工作。
第一財(cái)經(jīng)記者了解到，片上腦機(jī)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(shí)現(xiàn)其與外界信息交互的技術(shù)。
針對(duì)最新的《方案》，天津大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授、腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室片上腦機(jī)接口團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李曉紅對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“作為腦機(jī)接口領(lǐng)域的一個(gè)重要新興分支，片上腦機(jī)接口有望對(duì)混合智能、類腦計(jì)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(dòng)�！�
該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一款MetaBOC“片上腦-機(jī)接口智能交互系統(tǒng)”，包含四大模塊，能實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(cái)經(jīng)記者，MetaBoC是一款未來將會(huì)面向市場(chǎng)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(diǎn)，并可進(jìn)行開源共享，有望推動(dòng)片上腦-機(jī)接口社區(qū)的發(fā)展壯大�！崩顣约t表示。
未來，團(tuán)隊(duì)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(jī)器智能對(duì)話機(jī)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(diǎn)：“一是缺乏血管網(wǎng)絡(luò)，營(yíng)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(tuán)隊(duì)為一名癱瘓患者植入腦機(jī)接口NEO系統(tǒng)，幫助患者恢復(fù)部分活動(dòng)能力。據(jù)清華研究團(tuán)隊(duì)今年早些時(shí)候介紹稱，清華醫(yī)學(xué)院洪波教授設(shè)計(jì)研發(fā)的無線微創(chuàng)腦機(jī)接口NEO（Neural Electronic Opportunity）與馬斯克領(lǐng)導(dǎo)的Neuralink腦機(jī)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(zhǎng)期動(dòng)物試驗(yàn)研制，不會(huì)破壞神經(jīng)組織。
在洪波看來，微創(chuàng)植入腦機(jī)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(xì)胞，通過軟硬件結(jié)合的信號(hào)增強(qiáng)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(jī)的體積約1元硬幣大小，在高信號(hào)強(qiáng)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(cái)經(jīng)記者解釋稱，Neuralink的腦機(jī)接口是有創(chuàng)的侵入式腦機(jī)接口技術(shù)路線，清華團(tuán)隊(duì)的是半侵入式的微創(chuàng)技術(shù)路線。他認(rèn)為，兩種技術(shù)路線各有優(yōu)勢(shì)。
產(chǎn)學(xué)融合推動(dòng)多種技術(shù)路徑發(fā)展
面向腦機(jī)接口的國(guó)際前沿發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)已有多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)正在攻關(guān)不同技術(shù)路徑的腦機(jī)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(jī)系統(tǒng)增強(qiáng)計(jì)劃”，2023年，北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司成立，專注于腦機(jī)接口研發(fā)與臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用，面向國(guó)際前沿研發(fā)腦機(jī)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(duì)臨床應(yīng)用等場(chǎng)景研發(fā)產(chǎn)品，進(jìn)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(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司自主研發(fā)的“北腦二號(hào)”腦機(jī)接口重大成果亮相中關(guān)村論壇，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高性能侵入式腦機(jī)接口技術(shù)的空白，媲美Neuralink公司。
據(jù)介紹，“北腦二號(hào)”配備了高通量柔性微絲電極，這相當(dāng)于一個(gè)“傳感器”，通過腦內(nèi)植入，可以讀取腦電信號(hào)，其性能決定著捕捉腦信號(hào)的數(shù)量與質(zhì)量。
第一財(cái)經(jīng)記者了解到，“北腦二號(hào)”的上一代產(chǎn)品“北腦一號(hào)”聚焦半侵入式采集腦皮層電信號(hào)，目前也已進(jìn)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(jìn)一步的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)神經(jīng)調(diào)控與腦機(jī)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(jī)接口研究中心正式獲得批復(fù)成立，目標(biāo)是打造神經(jīng)調(diào)控與腦機(jī)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(jī)接口領(lǐng)域國(guó)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(jī)接口技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，打造腦機(jī)接口國(guó)家隊(duì)，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(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)王守巖研究員對(duì)第一財(cái)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(jī)接口理論與技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新動(dòng)力源，打造腦機(jī)接口領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研合作無縫創(chuàng)新鏈。”
從團(tuán)隊(duì)的構(gòu)成來看，“加強(qiáng)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(shì)�！蓖跏貛r表示，“復(fù)旦大學(xué)在腦機(jī)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(jī)接口領(lǐng)域發(fā)展的歷史時(shí)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(guó)際創(chuàng)新中心，中心將打造“腦感知－腦計(jì)算－腦調(diào)控”相融合的科研共享平臺(tái)，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(guó)神經(jīng)調(diào)控及腦機(jī)接口領(lǐng)域開展相關(guān)科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)的共享能力。
