腦機接口的現在與未來：臨牀醫療應用漸趨成熟 將與AI、人形機器人融合發展

21世紀經濟報道記者 繳翼飛 北京報道

腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI）是一種將人腦與計算機或其他外部設備連接起來的技術，通過捕捉和解讀大腦活動，實現人腦與外部設備之間的直接通信和交互。

近年來，腦機接口技術發展迅猛。在國際上，馬斯克旗下腦機接口公司Neuralink已爲首位人類患者植入了大腦芯片，在國內，無線微創植入腦機接口（NEO）的首位臨牀受試者也在去年順利完成手術。

在4月25日-29日召開的2024中關村論壇年會上，腦機接口的技術創新與應用成果備受關注。工信部等有關部門也計劃推動腦機接口與人工智能、人形機器人等技術融合發展，加快關鍵核心技術與重要的應用產品攻關，將以工業、醫療、教育、消費電子等領域的產品和科研設備需求爲導向，引導高校科研院所、科技企業和應用單位，形成創新聯合體。

北京率先發布腦機接口專項文件

作爲新質生產力的代表性領域之一，腦機接口是生命科學和信息技術深度交叉融合的前沿技術，也是未來產業發展的重要方向。

對於腦機接口的發展，從國家到地方都在持續扶持。國家各部委啓動了很多政策，以扶持腦機接口的研究和產業，在行業准入和應用場景方面也給開了很多“綠燈”。其中，腦機接口在今年被工信部等七部門列爲《關於推動未來產業創新發展的實施意見》的10大標誌性產品之一。

近日浙商證券發佈的《人腦與數字世界的融合未來——腦機接口行業報告》中引用中商情報網數據顯示，2023年，全球腦機接口市場規模達到19.8億美元，預計到2027年將達到33億美元，7年間年複合增長率約爲14%。這一數據不僅展示了腦機接口技術的快速增長，也預示着其在全球範圍內的廣泛應用前景。

在腦機接口創新發展與應用論壇上，工信部黨組成員、無線電管理局局長謝遠生表示，工信部高度重視腦機接口產業發展，接下來將加強腦機接口基礎理論、信號採集、先進算法等前沿技術研發的能力，推動腦機接口與人工智能、人形機器人等技術融合發展，加快關鍵核心技術與重要的應用產品攻關，穩步提升腦機接口芯片，關鍵元器件等基礎工業能力水平。

與此同時，天津、湖南等多地在2024年地方政府工作報告中都提出將進一步佈局腦機接口產業。北京市更是在本次中關村論壇期間率先發布《加快北京市腦機接口產業發展行動方案（2024-2030）（徵求意見稿）》，這一專項發展文件。

方案提出，到2026年，腦機接口核心關鍵技術實現突破，培育5家全國引領龍頭企業、100家專精特新“小巨人”單項冠軍，推動5項腦機接口醫療器械啓動臨牀試驗。建成1個特色腦機接口體驗和展示中心，形成產教融合平臺並培養1000人次。到2030年，產業規模達到3000億，成爲未來產業經濟重要增長點。

清華大學長聘教授高小榕提醒，腦機接口未來如果真正實現了技術飛躍之後可能面臨的安全問題，包括未來腦機接口是否會導致其他人更容易窺探使用者的隱私，使用腦機接口後，是否會導致意識控制，從而引發一系列法律問題。

“腦機接口的出現帶來了很多的應用場景變化，尤其是對醫療儀器的使用監管形成挑戰。比如侵入式腦機接口，把DBS（腦深部電刺激術）裝進去之後，存在着藥品處方和工具處方兩種處置思路，通俗講就是在接入腦機接口之後，是應該像藥品一樣完全交由患者自行處理，還是像工具一樣接受醫生的監管和調試，未來還需要進一步的討論與規範。”高小榕說。

謝遠生表示，工信部將堅持促進創新與防範風險相統一，完善多方參與，協同共治，高效互動的敏捷治理模式。從制度建設、標準規範、立法研究等方面，健全完善法律法規政策，在踐行科技向善、技術發展的同時，加強腦機接口倫理指引，確保腦機接口技術的安全應用。

中國工程院院士顧曉鬆接受21世紀經濟報道採訪時指出，世界各國都在關注中國的腦機接口產業，中國目前正推動制定產品標準、行業標準、國家標準，並且正在推動制定國際標準。

天津大學副校長、腦機交互與人機共融海河實驗室執行主任明東在接受21世紀經濟報道記者採訪時也強調，在腦機產業非常熱鬧的當下，從業者尤其要保持冷靜、理性與客觀的態度，不能提前透支社會對腦機產業的信心，防止泡沫化、炒作化，共同推動這一技術健康有序發展，沉下來做好基礎原創的科研突破纔是關鍵。

侵入式與非侵入式“哪家強”？

簡單按照開顱與否來看，腦機接口分爲侵入式與非侵入式兩種。21世紀經濟報道在會上了解到，目前侵入式腦機接口主要在醫院臨牀使用，特別是用於治療癲癇，該技術已經趨於成熟，並且已有成功的實際臨牀案例。而非侵入式的腦機產品，多用於改善心理疾病、睡眠或監測疲勞駕駛等的應用，被給予很高的商業化希望。

對於侵入式與非侵入式腦機接口各自的優缺點，中國科學院院士、神經外科醫學家趙繼宗在接受21世紀經濟報道採訪時表示，二者各有優勢，“侵入式腦機接口將芯片直接貼在大腦皮層上，接收到的信號精度高，但需要開顱。雖然現在開顱可以通過微創手術實現，創口可能只有一兩釐米，但放入人體的異物會導致免疫反應，時間長了電極會被包裹導致信號失效，也有可能有感染的風險。非侵入式腦機接口的電極在可穿戴的帽子上，信號強度不如侵入式的，但不用開顱。這兩類技術都在各自克服自己的問題，不斷向前發展。”

高小榕告訴21世紀經濟報道，腦機接口大概也可以分爲有創、微創和無創的技術路徑，在有創方面，馬斯克團隊的全植入系統具有相對優勢，具有相對優勢。在微創方面，中國屬於與國際並跑；在無創方面，國內開展的研究歷史相對較長，屬於國際第一梯隊，甚至部分領域已經領先。

值得注意的是，今年中關村論壇上的十項重大科技成果之一就是我國科學家自主研發的“北腦二號”，填補了國內高性能侵入式腦機接口技術的空白，並在國際上首次實現獼猴對二維運動光標的靈巧腦控。該技術難題的突破，爲更自然、更靈活的新一代神經假肢的開發等臨牀應用奠定了基礎。

“侵入式與非侵入式就像是橋和隧的問題，這兩方面都有自己的短板。”明東告訴21世紀經濟報道，從產業化進程上來說，非侵入式肯定是要早於侵入式的，主要就是安全、便攜以及在使用人羣都具有更加廣泛的優勢。從長遠看信號採集質量的差距不是根本性問題，重點在於是否能夠實現全腦的監測，這是一個非常重要的“硬骨頭”的問題。

“過去十幾年之中，非侵入式可監測的精度實現了大幅度躍升，信號質量的問題不是無法回答的問題，可以被材料技術、感知技術的進步協同推動。要冷靜理性客觀地看待侵入式和非侵入式兩條路線，他們都在向着克服短板、發揮長處的方向改進，兩者殊途同歸，最終一定會頂峰相遇。”明東說。

未來有望替代手機成爲新終端

相比於前兩年的技術發展，腦機接口今年在應用上取得了較爲明顯的突破。

在今年論壇現場，腦機接口產業聯盟發佈2024腦機接口產業創新十大案例，展示我國在腦機接口技術及產業應用方面的創新成果。

這十大案例中包括大腦360認知能力與心理健康腦電測訓系統、面向工業安全的智能安全帽及人員安全實時監管數字平臺、便攜式腦機接口駕駛安全智能防控系統、高場強磁共振兼容藍牙可感知腦起搏器、基於腦機接口的多模態可穿戴防暈車系統等，涵蓋多個腦機接口核心器件、系統產品及行業應用。

《腦機接口技術發展與應用研究報告(2023年)》顯示，腦機接口產業下游較明晰的應用方向不少於30種，主要分爲醫療和非醫療兩類。醫療仍是腦機接口當前主要產業化方向，下游企業中醫療方向佔比56%，消費、工業、教育等非醫療企業佔比44%。

顧曉鬆介紹，宇航員在太空中的一些通訊，正是藉由腦機接口、人工智能前沿技術實現的。此外，醫療領域已經出現很多新的可穿戴式醫療設備，在神經情感功能調節方面，腦機接口也可起到很好的作用。

值得注意的是，腦機接口在醫療領域的實際應用案例已經出現。去年，首都醫科大學宣武醫院趙國光團隊與清華大學洪波團隊合作，將自主研發的半侵入式無線微創腦機接口植入到了高位截癱15年的患者楊先生體內，他也成爲了無線微創植入腦機接口（NEO）的首位臨牀受試者。

宣武醫院院長趙國光介紹，在楊先生後腦上有一塊微微鼓起的頭皮，正是植入在其顱骨內部的腦機接口處理器的位置，而這兩個處理器各有4個接觸點，總共8個接觸點，放置在支配楊先生右手的大腦運動區域上。植入顱骨下的NEO可讀取楊先生大腦皮層發出的指令，比如當他想着“握住杯子”時，NEO就把這個指令所代表的腦電信號傳遞給計算機，再由計算機驅動氣動手套，帶動老楊的手部完成這一指令。經過一段時間的訓練，現在楊先生已經可以拿起小半瓶礦泉水自主喝水了。

高小榕介紹，當下國內腦機接口技術在各個領域方面的應用都在持續探索中，而其進程可能會遵循醫療—健康—娛樂/元宇宙這樣一種逐次發展的順序。

謝遠生表示，在腦機接口產業生態方面，工信部將以工業、醫療、教育、消費電子等領域的產品和科研設備需求爲導向，引導高校科研院所、科技企業和應用單位，形成創新聯合體，推動促進腦機接口成果轉化的中試服務平臺建設，打造技術研發、實驗驗證，產業化推廣的良性循環。建設腦機接口開源社區，推動構建跨應用領域的數據庫和算法庫，加強數據和樣本共享。

在未來的商業應用中，一個重要的預期便是“腦機接口能否成爲替代手機的下一個消費新終端。”

顧曉鬆告訴21世紀經濟報道，腦機接口能否大規模商用的關鍵是成本要低，現在各個企業的成本投入和應用材料不同，而且不少設備和芯片的自主研發水平還有持續提升的空間。

高小榕認爲，腦機接口代替手機的情況會出現在元宇宙大範圍推廣之際，但電極技術、芯片、算法、如何與AI交流等等都需要攻克技術難關，這些問題可能需要等到6G時代才能得到真正解決。

本次論壇上，與腦機接口同樣火熱的技術便是人工智能大模型。這也讓人們對於這兩項技術的結合應用產生好奇，高小榕看來，AI和腦機接口的互動是雙向的，目前腦機接口很大一部分發展特別是算法的發展就是藉助於AI技術的提升，讓我們能夠把腦電波信息提取出來。同時，腦機接口也能夠促進AI的發展，比如腦電波的信息獨特性也將進一步提升AI運轉能力甚至影響演進方向。

明東表示，現在，腦機接口完整的知識體系、學科體系正在建立，天津大學也在考慮專門做單獨的腦機接口人才培養體系。

“從知識體系上來說，這對我們的挑戰非常大，因爲它涉及的門類很多，我們的同學可能在腦機接口不同映射的領域中，有些偏微電子、集成電路，有些偏人工智能，也有偏醫學臨牀應用，怎麼讓這些同學有一個共同的內核知識體系，同時也有自己的特色，我們正在思考。”明東說。