中國腦機(jī)接口應(yīng)用駛向藍(lán)海

宋瑞　胡震洲

2023年8月16日，北京，工作人員在2023世界機(jī)器人大會演示腦機(jī)接口智能治療系統(tǒng)平臺（ 王毓國/攝）

2024年初，工業(yè)和信息化部等七部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見》（以下簡稱《意見》，“腦機(jī)接口”被列入未來產(chǎn)業(yè)十大創(chuàng)新標(biāo)志性產(chǎn)品?！兑庖姟访鞔_要求，“突破腦機(jī)融合、類腦芯片、大腦計算神經(jīng)模型等關(guān)鍵技術(shù)和核心器件，研制一批易用安全的腦機(jī)接口產(chǎn)品，鼓勵探索在醫(yī)療康復(fù)、無人駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)等典型領(lǐng)域的應(yīng)用?！?/p>

在4月26日舉行的“2024中關(guān)村論壇丨腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用論壇”上，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布《2024腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新十大案例》，展示了我國腦機(jī)接口核心技術(shù)、關(guān)鍵產(chǎn)品、行業(yè)應(yīng)用的最新突破。

“從對腦卒中、腦創(chuàng)傷、癲癇、抑郁癥等患者開展檢測、治療和康復(fù)訓(xùn)練，到實(shí)時監(jiān)測駕駛員或作業(yè)人員的疲勞狀態(tài)并及時提醒，再到輔助調(diào)節(jié)睡眠、緩解乘客暈車不適……這些案例顯示，當(dāng)前，我國腦機(jī)接口應(yīng)用百花齊放，已廣泛用于多種場景?！蹦X機(jī)接口產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長李文宇表示，發(fā)布案例，旨在激發(fā)更多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新熱情，推動腦機(jī)接口技術(shù)不斷進(jìn)步、應(yīng)用場景不斷拓展。

作為搭建腦與機(jī)器溝通交流的“信息公路”，腦機(jī)接口正為我們打開通往未來的大門。如何回顧我國腦機(jī)接口發(fā)展歷程？如何點(diǎn)評現(xiàn)狀？腦機(jī)接口技術(shù)有哪些風(fēng)險，還能帶給我們哪些想象？就此，李文宇接受了《瞭望東方周刊》的專訪。

李文宇

起步晚、發(fā)展快

《瞭望東方周刊》：2024年，是人類大腦腦電波被德國精神科醫(yī)生漢斯·伯杰（Hans Berger）發(fā)現(xiàn)的第100年?；仡欉@100年，我國腦機(jī)接口發(fā)展有哪些里程碑事件？

李文宇：從我國腦機(jī)接口的發(fā)展進(jìn)程看，起步最早的是清華大學(xué)。

1999年，清華大學(xué)團(tuán)隊開發(fā)出四目標(biāo)SSVEP（穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位）腦機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)了腦電控制光標(biāo)移動。該團(tuán)隊參加了第二、第三屆國際腦機(jī)接口會議并作學(xué)術(shù)報告，傳播我國在此領(lǐng)域的研究進(jìn)展。

十多年后，我國腦機(jī)接口的研發(fā)成果密集落地。

2014年，南開大學(xué)、國防科技大學(xué)相繼研發(fā)“腦控機(jī)器人”系統(tǒng)；2016年，中國天宮二號開啟太空腦機(jī)交互實(shí)驗(yàn)；2018年，清華大學(xué)團(tuán)隊通過視覺腦機(jī)接口系統(tǒng)，幫助漸凍癥患者完成詩句朗誦；2019年，天津大學(xué)主導(dǎo)的“腦語者”芯片發(fā)布；2020年，浙江大學(xué)實(shí)現(xiàn)國內(nèi)首次植入式腦機(jī)接口技術(shù)新突破；2022年，南開大學(xué)教授段峰牽頭的非人靈長類動物介入式腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)獲得成功；2023年，宣武醫(yī)院和清華大學(xué)進(jìn)行無線微創(chuàng)腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)，患者實(shí)現(xiàn)自主喝水等腦控功能。

至今，我國腦機(jī)接口應(yīng)用百花齊放，已廣泛用于多種場景。

《瞭望東方周刊》：你親身見證了我國腦機(jī)接口發(fā)展歷程，目前現(xiàn)狀如何？

李文宇：我國腦機(jī)接口技術(shù)起步相對較晚，但發(fā)展迅速，已在多個方面取得顯著進(jìn)展。

比如：在研究推動方面，我國腦機(jī)接口相關(guān)專利和論文數(shù)量逐年攀升；清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等不斷形成開放大數(shù)據(jù)集，有力推動算法性能提升；天津大學(xué)發(fā)布中國首個腦機(jī)接口開源軟件平臺 MetaBCI，有助于解決數(shù)據(jù)分布散亂、算法復(fù)現(xiàn)困難、在線系統(tǒng)效率低的問題。

在芯片、電極、材料等核心技術(shù)研發(fā)方面，中科院自動化所、海南大學(xué)、武漢衷華等團(tuán)隊成功研發(fā)了具有世界先進(jìn)水準(zhǔn)的相關(guān)芯片；中科院半導(dǎo)體所孵化的集萃腦機(jī)所已推出凝膠快捷電極、梳齒干電極、粉末電極、腦電頭帶等面向不同場景需求的產(chǎn)品；微靈醫(yī)療研制的高密度網(wǎng)狀超柔順神經(jīng)電極陣列，貼附在腦皮層表面就能獲得高時空精度神經(jīng)信號，解決了傳統(tǒng)電極植入靶點(diǎn)只有一次壽命的技術(shù)難題。

在技術(shù)落地方面，腦機(jī)接口診斷治療走向臨床，正向個性化和精準(zhǔn)化發(fā)展。清華大學(xué)、浙江大學(xué)參與研發(fā)的腦機(jī)接口系統(tǒng)已在浙大二院、天壇醫(yī)院和宣武醫(yī)院進(jìn)行臨床試驗(yàn)，顯著提高了患者生活質(zhì)量；部分醫(yī)療領(lǐng)域已有產(chǎn)品成熟落地，上海術(shù)理、西安臻泰等企業(yè)的卒中康復(fù)腦機(jī)接口設(shè)備已取得二類醫(yī)療器械注冊證。

2023年10月22日，武漢光谷科技會展中心，東湖論壇衷華腦機(jī)融合科技發(fā)展有限公司展區(qū)引人注目

在行業(yè)應(yīng)用方面，腦機(jī)接口正在全面開花。在工業(yè)安全領(lǐng)域，北京華腦、山西帝儀等企業(yè)開發(fā)了基于腦機(jī)接口的智能安全監(jiān)測系統(tǒng)，為工人的安全保駕護(hù)航；在成癮干預(yù)方面，北京視友、上海大學(xué)通過腦機(jī)接口技術(shù)幫助戒毒人員平穩(wěn)度過戒毒期，提供個性化的心理支持和訓(xùn)練；在交通駕駛方面，華南腦控開發(fā)的腦機(jī)接口正念冥想系統(tǒng)為暈車提供全新解決方案；在睡眠輔助方面，浙江柔靈、浙江強(qiáng)腦等推出了檢測腦狀態(tài)的睡眠輔助儀。

在市場拓展方面，品馳醫(yī)療、博?？档阮I(lǐng)軍企業(yè)市場份額不斷擴(kuò)大，影響力不斷提升，已走出國門，進(jìn)軍海外市場。

期待隨著科技進(jìn)步，腦機(jī)接口技術(shù)朝著更先進(jìn)、更安全、更便捷的方向發(fā)展。

《瞭望東方周刊》：請介紹腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，以及聯(lián)盟成立以來取得的重要成果。

李文宇：2023年2月8日，在工業(yè)和信息化部指導(dǎo)下，中國信通院聯(lián)合88家單位成立了腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。目前，聯(lián)盟會員單位已達(dá) 195 家，涵蓋產(chǎn)、學(xué)、研、用、醫(yī)多方；趙繼宗、顧曉松、張平、駱清銘、蒲慕明、戴瓊海等6位院士擔(dān)任聯(lián)盟的專家委員會主任委員。

腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟致力于搭建產(chǎn)學(xué)研醫(yī)集聚的產(chǎn)業(yè)生態(tài)、加強(qiáng)科技前瞻研判、夯實(shí)場景應(yīng)用基礎(chǔ)、促進(jìn)國際交流合作和推動科普宣傳。

一年以來，聯(lián)盟已舉辦多個高水平論壇和多形式展覽。比如“2023中關(guān)村論壇丨腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展論壇”、2023腦機(jī)接口五十周年大會、ICT深度觀察論壇、“2024中關(guān)村論壇丨腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用論壇”等。目前，我們正籌劃在2024聯(lián)合國人工智能向善（AI for Good）全球峰會上舉辦腦機(jī)接口展覽，將組織國內(nèi)外腦機(jī)接口企業(yè)參展。

技術(shù)前沿亟待突破

《瞭望東方周刊》：腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用場景有哪些？有哪些值得期待的發(fā)展紅利？

李文宇：醫(yī)療領(lǐng)域是腦機(jī)接口技術(shù)的重要應(yīng)用方向，已有一些產(chǎn)品獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的上市批準(zhǔn)。例如，美敦力、雅培等用于治療中晚期帕金森病的腦起搏器，腦機(jī)接口初創(chuàng)公司“神經(jīng)解決方感”公司（Neurolutions）用于慢性中風(fēng)患者上肢康復(fù)的腦機(jī)接口系統(tǒng)。此外，腦機(jī)接口技術(shù)被寄望為抑郁癥、多動癥、自閉癥、阿爾茨海默癥和睡眠障礙等精神和神經(jīng)相關(guān)疾病帶來新的診療方案。

在醫(yī)療領(lǐng)域以外，腦機(jī)接口技術(shù)也有廣闊空間。比如，在教育領(lǐng)域，能提升認(rèn)知能力和協(xié)助職業(yè)規(guī)劃；在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，能協(xié)助安全監(jiān)測保障作業(yè)人員安全；在體育領(lǐng)域，能輔助運(yùn)動員和教練提高訓(xùn)練效果；在消費(fèi)領(lǐng)域，能客觀評估用戶體驗(yàn)和優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計；在航天航空領(lǐng)域，能輔助訓(xùn)練和客觀反饋訓(xùn)練者感受等。

《瞭望東方周刊》：全球科技發(fā)達(dá)國家都高度重視發(fā)展腦機(jī)接口，當(dāng)前，最亟待突破的技術(shù)前沿是什么？

李文宇：2023年，我們征集了全球共同關(guān)注的腦機(jī)接口科學(xué)問題，確定了十個前沿方向。

具體包括：如何設(shè)計自然高效的腦機(jī)交互新范式？如何構(gòu)建面向腦機(jī)接口的神經(jīng)編碼模型？如何實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確高效的腦信息解碼？頭皮腦電的空間和幅值分辨率極限是多少？如何基于腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)復(fù)雜對象的高效控制？如何實(shí)現(xiàn)腦機(jī)融合與混合增強(qiáng)智能？如何基于腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)大腦感知覺增強(qiáng)？如何基于腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)運(yùn)動功能的有效康復(fù)？如何基于腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)情感障礙疾病的有效診療？如何基于腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)對意識障礙患者的意識檢測、輔助交流和促醒？

2024年4月26日，腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用論壇在北京舉行。該論壇是2024中關(guān)村論壇平行論壇之一。圖為論壇現(xiàn)場

2023年8月19日，北京亦莊會展中心，2023世界機(jī)器人大會BCI腦控機(jī)器人大賽現(xiàn)場

更先進(jìn)、更安全、更便捷

《瞭望東方周卡》：開展腦機(jī)接口，我國具有哪些優(yōu)勢？對標(biāo)國際頂尖水平，你有哪些具體建議？

李文宇：發(fā)展腦機(jī)接口技術(shù)，我國具備四大優(yōu)勢。

一是我國擁有龐大的科研團(tuán)隊和豐富的科研資源及人才儲備，為腦機(jī)接口技術(shù)的研究和創(chuàng)新提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

二是我國政府高度重視腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，通過政策和資源支持，為相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。

三是我國在腦科學(xué)、人工智能等領(lǐng)域取得系列重要進(jìn)展，為腦機(jī)接口技術(shù)的研發(fā)提供了有力的支撐。

四是我國具有龐大的人口基數(shù)與豐富的應(yīng)用場景，為腦機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用和場景拓展提供良好基礎(chǔ)。

《瞭望東方周刊》：我國腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展還面臨哪些挑戰(zhàn)？

李文宇：挑戰(zhàn)主要在兩個方面：一是創(chuàng)新資源保障，國內(nèi)企業(yè)多處于初創(chuàng)期，對高端人才和科技創(chuàng)新資金的需求較大；二是產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展，部分關(guān)鍵器件的研發(fā)制造有待加速。

腦機(jī)接口是一個融合多個學(xué)科先進(jìn)理論與前沿技術(shù)的領(lǐng)域，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合非常緊密，需要有更多有效的政策扶持，推動該領(lǐng)域發(fā)展。

與國際頂尖水平相比，我們還需要進(jìn)一步加強(qiáng)原創(chuàng)性研究、提升集成化整合能力、強(qiáng)化核心器件和高端設(shè)備自主開發(fā)能力、構(gòu)建完善產(chǎn)業(yè)鏈、培養(yǎng)高端人才、加強(qiáng)國際交流與合作，以提升整體競爭力。

《瞭望東方周刊》：如果有機(jī)會，你會接受腦機(jī)接口嗎？你如何看待腦機(jī)接口的風(fēng)險與未來？

李文宇：對我來說，是否接受腦機(jī)接口，取決于實(shí)際需要。

對于神經(jīng)性疾病患者，腦機(jī)接口可以幫助患者對外交流、加速運(yùn)動功能恢復(fù)等，大多數(shù)患者接受程度高。因此，植入式腦機(jī)接口在相當(dāng)一段時間內(nèi)主要還是用于難治型神經(jīng)性疾病。對于普通正常人來說，非植入式腦機(jī)接口更容易接受，可以應(yīng)用在疲勞檢測與干預(yù)、睡眠改善和交互娛樂等方面。

腦機(jī)接口的風(fēng)險主要在三個方面：第一，腦機(jī)接口的廣泛應(yīng)用會帶來信息安全和個人隱私保護(hù)等問題，如黑客攻擊和個人信息泄露；第二，植入式腦機(jī)接口還存在手術(shù)風(fēng)險、感染風(fēng)險以及可能的神經(jīng)損傷；第三，腦機(jī)接口可能改變?nèi)祟惻c機(jī)器之間的界限，引發(fā)一系列倫理和法律問題。

對于腦機(jī)接口的未來，我是樂觀的，期待隨著科技進(jìn)步，腦機(jī)接口技術(shù)朝著更先進(jìn)、更安全、更便捷的方向發(fā)展。我期待腦機(jī)接口技術(shù)為人類帶來更大福祉。