腦機接口迎重大突破 腦控“意念對話”成爲現實？

21世紀經濟報道記者董靜怡 實習生趙思雨 上海報道

新年伊始，腦機接口領域傳來重磅消息。

1月2日，國內侵入式腦機接口領頭公司上海腦虎科技有限公司（下稱“腦虎科技”）對外公佈：和復旦大學附屬華山醫院神經外科密切合作，並在天橋腦科學研究院等的支持下，取得了人體臨牀試驗突破性進展。基於全自主研發的256導高通量植入式柔性腦機接口，先後開展高精度實時運動解碼和語言解碼臨牀試驗研究，成功實現了“腦控”智能設備和“意念對話”。

這一突破性進展不僅涵蓋了實時運動解碼，更在實時漢語解碼方面取得了前所未有的突破，標誌着中國在腦機接口領域達到世界領先水平。

整個腦機接口技術經歷從學術到科研、從科研到產業、從產業到商業化的歷程，當下已邁入快速商業化階段。

馬斯克創立的Neuralink在近兩年發佈了一系列最新成果，推動這個行業加速進化，資本涌入也更加迅猛。

東方財富證券分析指出，當前我國腦機接口設備市場規模達十億量級，至2040年有望達千億量級。我國政策上大力支持腦科學與類腦研究的發展，技術上產學研醫緊密協同，龐大的患者羣體基數帶動需求擴張，疊加優秀的腦機接口公司的引領，腦機接口行業在多因素促進下有望邁入發展快車道。

更引人注意的是，腦機接口有望與人工智能技術相結合，它們將共同推動着人類社會進入一個新的智能化時代。這不僅涉及技術的進步，還包括對人類自身能力的提升和擴展。

腦虎科技創始人兼CEO彭雷對21世紀經濟報道記者表示，相信硅基生命和碳基生命的融合會在2035到2045 年之間發生。“我們代表了碳基生命這邊擁抱硅基生命的趨勢，其他AI夥伴們代表了硅基生命在模擬我們的方式。反正soon or later，我們會在中間合攏。”

運動語言“雙解碼”

2024年1月28日，由埃隆·馬斯克創立的腦機接口企業Neuralink，成功實施了首例人類大腦芯片植入手術。

3月份，馬斯克在社交媒體平臺上透露，這位因8年前潛水事故導致脊髓損傷、四肢癱瘓的患者已經能夠通過意念控制鼠標進行遊戲。

這標誌着腦機接口技術從理論研究走向了實際應用，有望在商業應用和醫療治療的方向取得重大突破。

國內相關實驗也在進行當中。2024年8月，腦虎科技聯合華山醫院神經外科毛穎/陳亮教授團隊順利完成意念合成運動臨牀試驗。受試者爲21歲運動區佔位的癲癇患者，通過手術植入256導高通量柔性腦機接口監測病竈並保護運動相關的重要腦功能區。

High Gamma頻段（70-150Hz）是腦電信號中的一個高頻段，通常與大腦的複雜認知功能和神經活動同步有關。它能提供大腦活動的詳細信息，尤其運動和感知信息。在植入式腦機接口臨牀試驗中，提取該頻段的信號有助於更加精準地解碼大腦意圖，實現意念合成運動。

據介紹，項目團隊對其腦電信號的High Gamma頻段進行腦電特徵提取和模型訓練，利用LSTM（長短期記憶）神經網絡模型進行連續時間解碼，整體系統延遲小於60ms。得益於256導高通量、高質量、高分辨腦電信號和自主開發的通道篩選算法，可快速精準確定響應腦區，進行實時高效精準解碼。

受試者無需動手操作，術後兩天內便可實現“腦控”玩乒乓球和貪吃蛇遊戲。值得注意的是，實現實時運動解碼之外，腦虎科技的突破更在於實現了實時漢語解碼——目前，馬斯克創辦的Neuralink也僅實現了實時運動解碼。

業內普遍認爲，解碼語言是腦機接口的下一級突破。語言涉及認知、記憶、情感等多個大腦功能的綜合，其複雜性遠遠超過簡單的運動控制。目前全世界從事腦機接口解碼語言的科學家屈指可數，且以英語爲主。

相較於英文等字母語言，漢語解碼面臨着更高的技術難度。漢語是以單音節爲主的聲調語言和圖形語言，不同於英語等字母語言，其產生過程中的信息轉換涉及更多腦區，這要求腦機接口技術必須覆蓋到所有相關腦區並採集到足夠的數據，才能準確“讀懂”腦電中的漢語信息，需要研發針對漢語特徵的神經編解碼機制和信息處理手段。

2024年12月，腦虎科技聯合華山醫院神經外科吳勁鬆教授團隊開展國內首例高通量植入式柔性腦機接口實時合成漢語言臨牀試驗。項目團隊在語言區佔位腫瘤癲癇患者上進行了柔性腦機接口植入手術，通過植入256導高通量腦機接口，幫助其定位病竈並保護語言相關的重要腦功能區。

據項目團隊介紹，病人術後恢復良好，五天後實現142個常用漢語音節下71%的解碼準確率，並且單字解碼時延小於100ms，是目前國內實時漢語言解碼的最高水平。

此次試驗實現將患者的意念合成語言，然後語言轉化成相關指令。對於因腦損傷引發的運動和語言障礙患者，如失語症患者，這一技術有望幫助他們重建語言功能，實現與外界的交流。更重要的是，這一成果也爲實現人腦與AI大模型的直接交互，甚至思維交流開闢了新的可能，這將對未來的交流方式、人機交互等領域產生深遠影響。

正如上海微系統所副所長、腦虎科技創始人兼首席科學家陶虎此前在人工智能大會上所說，腦機接口企業所做的就是兩件事，一是使病人恢復，通過進行廣泛的臨牀研究和針對重大腦部疾病的治療，旨在使患者恢復至正常狀態；二是探索技術極限，探究腦機接口技術的天花板及其想象邊界，通過將大腦與更強大的感知器和執行器相結合，將五官和四肢功能做更多延續。

腦機接口與AI相輔相成

當前，以通用人工智能（AGI）爲核心的智能技術一路高歌猛進，呈現整體性突變、新現象激增的不可預測式發展，並隨之推動相關行業推陳出新、自我進化。鑑於未來腦機接口技術對社會發展所能夠帶來的強大的推力，其勢必與人工智能技術相耦合，涌現出新的生產力與發展動能，從而賦能人類。

彭雷在此前的人工智能大會上指出：“腦機接口跟AI是一座橋的兩邊，我們各自向對方在發展。”

當前，AI領域正通過使用千億級別的參數訓練模型，使其儘可能地模仿人腦的工作方式。與此同時，腦機接口技術則致力於將人腦活動轉化爲電腦可以理解的數據和算法，通過植入電極等方式實現人腦與計算機之間的直接交流。這一相互融合的過程預示着碳基生命（即生物體）與硅基生命（即計算機系統）在未來可能會更加緊密地結合在一起。

“儘管目前尚不清楚哪一方的發展速度會更快，但它們的發展方向是一致的。”彭雷表示，即實現更深層次的人機交互和智能化應用。

隨着腦科學與AI領域的合作和共同探索，預計這兩個領域將能夠更快地實現融合，從而推動人類社會進入一個新的智能化時代。因此，搭建起腦機接口技術與AI技術之間的橋樑，實現二者的相輔相成，共同進步，是當下業界的核心課題。

不過，腦機接口的發展速度在某些方面比AI慢，仍面臨一些挑戰和問題。目前，腦機接口行業缺乏成熟的產業鏈，同時行業標準有待完善。

具體而言，硬件層面不統一，不同的研究機構使用的設備、電極和芯片各不相同；軟件層面不統一，研究者可能使用自行開發的軟件或不同公司提供的軟件，並通過自制的接口進行對接；數據不統一，不同研究間的數據缺乏共享性，這限制了知識的積累和驗證；算法不統一，研究成果往往被封閉，未能形成有效的開放生態，阻礙了技術的進一步發展和應用。

相比之下，人工智能領域的快速發展得益於其在基礎能力上的標準化和統一化，這爲AI技術的快速迭代和廣泛應用奠定了基礎。

對此，打造一個統一的腦科學開放平臺顯得尤爲必要。彭雷表示，一方面，實現數據共享與算法開放，將硬件、軟件、數據和算法等資源開放給全球科學家，以促進數據的可累計、算法的可分享，加快整個生態的迭代速度。另一方面，需要多一些合作的機會，比如和跨國界的科學家、動物所、實驗平臺合作，找到儘可能多的統一的模式做相類似的研究，形成資源共享、信息可及的良性生態閉環。

“不管是科學家、醫生、學者或者行業夥伴，一起通過生態的打造，像AI賦能於千行百業一樣，讓腦科學也能以AI的迭代速度快速跑起來，是我們希望做到的事情。”彭雷透露，其將計劃推進腦科學開放平臺的進一步落地。

腦機接口技術無疑是一項具有革命性潛力的前沿科技，它預示着人機交互的新方向。儘管在技術實現、倫理考量、安全性評估等方面存在挑戰，但從業者普遍對對腦機接口的商業化前景持樂觀態度。隨着科技的飛速發展和研究的不斷深化，腦機接口技術也將得到越來越廣泛的應用。

弗若斯特沙利文大中華區執行總監周明子認爲，在我國頂層設計的高度重視下，如何有效促進腦機接口的技術進步與創新，以及穩步規範地推進腦機接口產業化發展就是重中之重，目前我國腦機接口行業缺乏成熟的產業鏈，同時行業標準有待完善。