腦機(jī)接口技術(shù)革命：人工智能時(shí)代的下一場(chǎng)科技浪潮

專家名片

" 周程：北京大學(xué)哲學(xué)系二級(jí)教授、博士生導(dǎo)師、科學(xué)技術(shù)哲學(xué)教研室主任、中國(guó)科協(xié)—北京大學(xué)科學(xué)文化研究院副院長(zhǎng)。兼任國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)第八屆學(xué)科評(píng)議組成員（科學(xué)技術(shù)史）、全國(guó)應(yīng)用倫理專業(yè)學(xué)位研究生教育指導(dǎo)委員會(huì)委員、中國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略學(xué)研究會(huì)副理事長(zhǎng)。

從讓癱瘓患者重獲行動(dòng)能力，到實(shí)現(xiàn)人類與機(jī)器的“意念交互”，這項(xiàng)曾被視為科幻小說(shuō)的技術(shù)正在實(shí)驗(yàn)室和商業(yè)市場(chǎng)中快速落地。

腦機(jī)接口技術(shù)（BCI）的本質(zhì)，是通過(guò)直接捕捉、解碼和轉(zhuǎn)化大腦神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)，建立人腦與外部設(shè)備的實(shí)時(shí)交互通道。其核心目標(biāo)在于“繞過(guò)人體外周神經(jīng)與肌肉系統(tǒng)的限制”，常用于替代、修復(fù)、補(bǔ)充、增強(qiáng)人體的感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、語(yǔ)言功能或提升人機(jī)交互能力，主要由神經(jīng)信號(hào)采集器、解碼器與效應(yīng)器構(gòu)成。

根據(jù)技術(shù)路徑的差異，腦機(jī)接口被分為三類：

" 非侵入式：通過(guò)頭皮貼附電極（如EEG設(shè)備）采集腦電信號(hào)，安全性高但信號(hào)分辨率低，多用于消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品（如專注力監(jiān)測(cè)頭環(huán)）；

" 半侵入式：將電極植入顱腔但置于大腦皮層外，平衡了安全性與信號(hào)質(zhì)量，適用于醫(yī)療場(chǎng)景；

" 侵入式：直接將微電極陣列植入大腦皮層，可獲取高精度神經(jīng)信號(hào)，但存在手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與排異反應(yīng)，代表案例為馬斯克旗下Neuralink的“腦芯片”。

近年來(lái)，第四類技術(shù)——“介入式”腦機(jī)接口嶄露頭角。通過(guò)血管介入手術(shù)將柔性電極輸送至大腦特定區(qū)域，既降低了開顱風(fēng)險(xiǎn)，又顯著提升了信號(hào)采集能力。

據(jù)評(píng)估機(jī)構(gòu)測(cè)算，2023年，美國(guó)腦機(jī)接口市場(chǎng)規(guī)模為4.9億美元，預(yù)計(jì)到2033年將達(dá)到約23.7億美元，2024～2033年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為17.68%。據(jù)該機(jī)構(gòu)評(píng)估，2023年全球腦計(jì)算機(jī)接口市場(chǎng)規(guī)模為23.5億美元，預(yù)計(jì)到2033年將超過(guò)約108.9億美元，2024～2033年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為16.55%。其中，美國(guó)作為技術(shù)策源地，市場(chǎng)規(guī)模從2023年的4.9億美元增至2033年的23.7億美元，醫(yī)療康復(fù)、軍事、游戲娛樂(lè)成為三大核心應(yīng)用領(lǐng)域。

資本熱度印證技術(shù)潛力。自2016年馬斯克創(chuàng)立Neuralink以來(lái)，美國(guó)腦機(jī)接口領(lǐng)域融資額逐年攀升。2021年，該賽道單年融資總額突破7.5億美元，創(chuàng)歷史峰值。另一家明星公司Synchron則通過(guò)血管介入技術(shù)，率先獲得FDA批準(zhǔn)開展臨床試驗(yàn)。

2021年閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控治療重度抑郁，2023年BrainGate2恢復(fù)了漸凍癥患者的溝通能力，2024年Neuralink完成無(wú)線柔性腦機(jī)接口的植入。2024年P(guān)recision的植入電極數(shù)達(dá)4096個(gè)。全球競(jìng)爭(zhēng)格局已從技術(shù)研發(fā)競(jìng)賽，轉(zhuǎn)向臨床落地與商業(yè)模式的比拼。

中國(guó)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)雖起步較晚，但憑借政策紅利與市場(chǎng)潛力，正加速躋身全球第一梯隊(duì)。國(guó)家“十四五”規(guī)劃將“腦科學(xué)與類腦研究”列為重大科技項(xiàng)目，北京、上海、杭州等地相繼設(shè)立腦機(jī)接口創(chuàng)新中心。

中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)屢創(chuàng)里程碑。上海交通大學(xué)研發(fā)的“腦控外骨骼康復(fù)系統(tǒng)”，主要用于輔助中風(fēng)患者進(jìn)行手部的康復(fù)訓(xùn)練；清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)全球首套“無(wú)線腦控自主喝水系統(tǒng)”，通過(guò)侵入式電極讓漸凍癥患者恢復(fù)基礎(chǔ)生活能力；浙江大學(xué)完成國(guó)內(nèi)第一例侵入式腦機(jī)接口臨床研究，一位高位截癱的高齡受試者通過(guò)侵入式腦機(jī)接口控制機(jī)械臂完成了喝水、進(jìn)食等動(dòng)作，2024年，該受試者又以相同的方式在白板上成功地完成了多個(gè)漢字的書寫。

資本市場(chǎng)上，腦機(jī)接口企業(yè)備受青睞。華為、科大訊飛等科技巨頭已成立專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室，其數(shù)據(jù)算法優(yōu)勢(shì)或?qū)⒅厮苄袠I(yè)生態(tài)。

在2014年的巴西世界杯上，一位癱瘓青年經(jīng)過(guò)6個(gè)月的訓(xùn)練，頭戴電極帽，身披美國(guó)杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院研發(fā)的“機(jī)械戰(zhàn)甲”，用意念開出第一球。2016年10月，志愿者通過(guò)腦機(jī)接口成功地利用意念控制了一臺(tái)機(jī)械手臂，并與時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬進(jìn)行了“握手”。2018年9月，美國(guó)DARPA生物技術(shù)辦公室主任透露，DARPA于2015年啟動(dòng)了人腦控多架小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)研制項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)多年研究，受試者已可以借助意念同時(shí)操控3架不同類型的模擬飛行器，而且這些飛行器發(fā)出的信號(hào)可以直接回傳至受試者的大腦，使受試者能夠感知飛機(jī)器周圍環(huán)境，并據(jù)此調(diào)整飛行控制策略。2019年在亞洲消費(fèi)電子展上，日產(chǎn)汽車展示了能解讀大腦信號(hào)的腦控車系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)駕駛員車輛操控意圖（如左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車等）的預(yù)判，提升車輛的操控性能……

面向大眾的非侵入式設(shè)備快速普及：美國(guó)初創(chuàng)公司OpenBCI推出的Galea頭戴設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注意力水平，用于教育場(chǎng)景優(yōu)化學(xué)習(xí)效率；中國(guó)強(qiáng)腦科技（BrainCo）開發(fā)的Focus頭環(huán)已進(jìn)入數(shù)千所學(xué)校，幫助學(xué)生提升課堂專注度；索尼PlayStation 7將搭載腦電感應(yīng)手柄，玩家可通過(guò)“意念”控制游戲角色動(dòng)作。

盡管前景廣闊，腦機(jī)接口的大規(guī)模應(yīng)用仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

人腦每秒產(chǎn)生約1TB數(shù)據(jù)，但現(xiàn)有技術(shù)僅能捕捉百萬(wàn)分之一。信號(hào)采集精度、設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定性、算法泛化能力是三大技術(shù)壁壘。例如，侵入式電極可能因免疫反應(yīng)導(dǎo)致信號(hào)衰減；非侵入式設(shè)備易受環(huán)境噪聲干擾；跨個(gè)體、跨場(chǎng)景的腦電解碼模型仍不成熟。

當(dāng)技術(shù)觸及“思維讀取”與“認(rèn)知增強(qiáng)”，倫理爭(zhēng)議接踵而至：例如，隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)：腦電波可能暴露個(gè)人情緒、意圖甚至潛意識(shí)；技術(shù)鴻溝加?。焊蝗送ㄟ^(guò)BCI提升智力或體能，或引發(fā)社會(huì)公平危機(jī)身份認(rèn)知沖擊：當(dāng)機(jī)器深度介入神經(jīng)活動(dòng)，“人機(jī)邊界”或?qū)氐啄：?/p>

目前，僅美國(guó)FDA、歐盟CE等機(jī)構(gòu)制定了腦機(jī)接口醫(yī)療器械審批框架，但對(duì)消費(fèi)級(jí)增強(qiáng)設(shè)備仍缺乏監(jiān)管。中國(guó)雖在2024年出臺(tái)《腦機(jī)接口研究倫理指引》，但技術(shù)分類、應(yīng)用紅線、責(zé)任認(rèn)定等細(xì)則尚未明確。

面對(duì)挑戰(zhàn)，我們呼吁建立“技術(shù)—倫理—政策”協(xié)同創(chuàng)新體系?？蒲袑用妫和七M(jìn)神經(jīng)科學(xué)、材料學(xué)、AI算法的跨學(xué)科攻關(guān)，重點(diǎn)突破介入式技術(shù)、柔性電極、自適應(yīng)解碼算法；產(chǎn)業(yè)層面：醫(yī)療機(jī)構(gòu)、科技公司與監(jiān)管部門共建臨床試驗(yàn)平臺(tái)，加速醫(yī)療場(chǎng)景落地；社會(huì)層面：開展公眾科普與倫理討論，避免技術(shù)濫用與社會(huì)割裂。

腦機(jī)接口不是一場(chǎng)“替代人類”的顛覆，而應(yīng)成為“拓展人類可能性”的工具。唯有堅(jiān)持技術(shù)向善、包容發(fā)展，才能讓這場(chǎng)革命真正服務(wù)于人類福祉。

科學(xué)導(dǎo)報(bào)記者王小靜根據(jù)錄音整理