名词解释
什么是脑机接口
在科学技术部官网发布的《脑机接口研究伦理指引》中,将脑机接口定义为“在大脑与外部设备之间创建信息通道,实现两者之间直接信息交互的新型交叉技术”。
简单来说,它就像搭建在大脑和外部设备之间的“桥梁”。大脑产生的电信号,蕴含着想法、动作意图等信息,脑机接口技术能够捕捉这些信号,转化为计算机指令,用来控制假肢、轮椅等外部设备;同时,外部设备信息也能通过脑机接口反馈给大脑。
在电影《阿凡达》里,人类借助特定技术,将自身意识与阿凡达躯体相连,实现以阿凡达的身份在新的星球自由行动、探索未知。这项特定技术就是脑机接口。
随着科技的飞速发展,脑机接口不再只是科幻片里的奇妙构想。在现实科研领域,科学家们不断突破,让脑机接口技术在医疗、康复、人机交互等方面展现出巨大潜力。
今年以来,国内脑机接口领域政策暖风频吹,意在加快脑机接口产业链发展。
本期,中国城市报记者采访多位业内人士,了解脑机接口的科学原理、最新进展,探究它将如何影响现在与未来。
戴上“头盔”
感受大脑神奇变化
身为脑力工作者的刘丽(化名),前阵子入手了一款形似头盔的高科技设备。“戴上‘头盔’,点击启动按钮,脑袋上酥麻感瞬间袭来,仿佛有细微电流轻轻掠过。”这一尝试,开启了她探索前沿科技的新旅程。“18分钟使用结束,设备还自动检测了脑电数据。”
如此奇妙感受源于经颅电刺激技术。曾于耶鲁大学完成精神医学博士后研究的般意科技创始人姚乃琳在接受中国城市报记者采访时表示,用深度经颅电刺激促进大脑神经可塑性,基于赫布原则“共同放电的神经元生长在一起”,帮助提升和神经可塑性有关的学习能力、认识能力及情绪睡眠管理能力。
刘丽使用这款“头盔”已有一段时间。她向中国城市报记者表示,坚持使用后,感觉头脑愈发清晰,执行力和理解力都得到了提升。
刘丽使用的这款设备,属于非侵入式脑机接口,是脑机接口技术的一种类型。
目前市面上,脑机接口的技术路径主要包括侵入式和非侵入式。程天科技创始人王天在接受中国城市报记者采访时解释说:“非侵入式脑机接口技术通过外部设备(如电极、传感器等)直接测量人体的电信号,并将这些信号传递给大脑;而侵入式脑机接口技术是通过植入人工神经元或直接连接到神经系统来接收和处理电信号。”
中国城市报记者查看相关平台发现,如今市面上可供消费者使用的多为非侵入式脑机接口产品,价格因版本不同,在几百元到几千元不等。
“受技术、安全及伦理等因素影响,目前脑机接口产品还是以非侵入式为主,也是目前的主流研究方向,占市场的八成以上,主要应用于教育、娱乐、智能家居等消费级场景及医疗康复场景。”CIC灼识咨询执行董事董晓雅在接受中国城市报记者采访时表示,侵入式则在临床医疗领域有明确需求,主要用于治疗难治性神经疾病等,目前主要在三甲医院和科研机构试点应用。
政策东风起
产业腾飞时
2024年1月,全球首例人类大脑设备植入手术取得成功,标志着脑机接口技术从理论研究迈向了实际应用的新阶段。
在技术突破的同时,政策也为脑机接口产业的发展保驾护航。从去年以来,国内脑机接口领域迎来了一系列政策春风,意在加快脑机接口产业链发展。
宏观规划上,工业和信息化部等七部门在2024年初共同发布了《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,将脑机接口明确定义为未来产业之一,并提出了重点发展任务。
在此基础上,政策标准也在不断完善。去年2月,科学技术部官网发布了《脑机接口研究伦理指引》;7月,《工业和信息化部脑机接口标准化技术委员会筹建方案》公示,从政策标准层面引导脑机接口产业规范化创新发展。
今年以来,政策层面更是暖风频吹。1月,国家药监局发布了《采用脑机接口技术的医疗器械 用于人工智能算法的脑电数据集质量要求与评价方法》推荐性医疗器械行业标准制订计划,并进行公示。
在地方层面,京沪两地也相继发布行动方案,积极布局脑机接口产业。北京计划到2030年培育3至5家具有全球影响力的科技领军企业、100家左右创新型中小企业;打造1至2个脑机接口产业发展集聚示范区,实现脑机接口创新产品在医疗、康养、工业、教育等领域的规模化商用等目标。上海计划到2030年前,实现高质量控脑,脑机接口产品全面实现临床应用,打造全球脑机接口产品创新高地,产业链核心环节实现自主可控等目标。
“我国脑机接口行业虽处于萌芽期,但这些年得到了国家的大力支持和资源倾斜,让我们这些真正有技术做实事的企业更有动力去发展。”姚乃琳说。
董晓雅认为,在市场与政策的双重驱动下,我国的脑机接口行业正处于从实验室走向产业化的过渡期。政策支持下,脑机接口技术在这些领域的应用落地不仅能够在单一场景中发挥重要作用,也有望与其他技术结合,形成进一步创新应用。“以医疗领域为例,脑机接口技术不仅能够为神经退行性疾病和精神疾病等提供有效的治疗方案,也有望在未来与基因编辑等前沿医疗技术相结合,针对患者开发出更加针对性的治疗方案。”
应用场景不断拓宽
中国城市报记者注意到,脑机接口技术正快速在医疗和更多领域拓展,不断突破边界,展现出巨大的发展潜力。
去年12月,上海华山医院完成了上海首例、国内第三例脑机接口植入。术后1个月,患者已经可以在气囊手套辅助下顺利举起杯子喝水。
在医疗康复方面,清华大学团队开发了可放置在大脑感觉运动皮层上的无线、小侵入性脑机接口系统,帮助脊髓损伤的瘫痪患者恢复手部运动,实现控制光标、操控轮椅、自主喝水等运动。
技术突破的同时,资本也敏锐地捕捉到了脑机接口的巨大潜力。2月10日,上海阶梯医疗科技有限公司在其官方微信公众号宣布,已于近日完成3.5亿元B轮融资。该笔融资是中国植入式脑机接口行业目前公开的最大一笔融资。
前瞻产业研究院发布的《2025年脑机接口产业蓝皮书——未来将至,打造人机交互新范式》(以下简称蓝皮书)显示,从下游应用结构来看,目前全国脑机接口下游应用解决方案企业中,医疗领域占比达到56%。
针对未来还可能出现哪些具有市场潜力的产品和服务这一问题,王天认为,脑机接口可以通过增强学习体验来推动教育变革,如通过语音识别辅助教学工具,开发能够通过语音输入功能提供实时知识讲解和练习的在线学习平台;利用脑机接口为学生和教师提供图像处理、标注和分析软件,帮助他们更直观地理解复杂的知识点。“结合AI和脑机接口技术,设计出能够根据用户的学习特点推荐课程的智能学习管理系统等应用。”王天说。
实现产业高质效发展
还需迈过多少道坎
尽管脑机接口技术应用前景广阔,潜力巨大,但业内表示,当前行业发展也面临诸多难题。
技术链方面,蓝皮书认为,脑机接口技术主要是通过电极采集脑电信号,再借由理解算法分析解读意图并实时反馈给对应的外部设备。而由于脑电信号较为微弱且大脑活动非常复杂,因此“如何听到脑”和“如何理解脑”是现阶段脑机接口技术发展现阶段面临的核心难点。
人才链方面,中国城市报记者了解到,目前天津大学开设了全国首个脑机接口专业方向并正式招生。但天津大学副校长明东也撰文表示:“我们也要清晰地认识到,目前我国脑机接口企业缺乏健全的技术链、完整的人才链,导致产业化能力较弱,从实验到日常实践还有很长的路要走。”
资金链方面,有消息称,初步估算,脑机接口单一产品的投入至少需要达到数亿元人民币,投资回收期需要至少3年以上。高昂的投入成本也成为产业发展的巨大阻碍。
王天对此回应说:“我国脑机接口产品的研发和技术应用成本较高,但随着技术的进步和市场需求的增长,投资回报率也会持续提高。不过,实际的投资回收期可能在合理范围内(例如3至5年)。然而,高昂的成本确实可能成为部分企业的阻碍,这同时也取决于行业竞争水平和技术进展。”
公众接受度也是制约行业发展的重要因素。“很多人初次接触脑机接口概念,对于大脑运作原理一无所知。部分人长期不良的用脑习惯,如熬夜、焦虑、长时间刷手机,导致大脑内部严重失衡,仍依赖一些错误方式进行自我 ‘治疗’,却不知道神经递质和神经网络严重失衡的大脑,需要科学的物理干预。”姚乃琳说。
此外,伦理困境也被社会各界广泛关注。有学者建议,从促进脑机接口技术良性发展的角度出发,严格区分不同脑机接口技术的类型,建立分类管理机制。