神工-神行系統(tǒng)。天津大學供圖

北腦二號。北京腦科學與類腦研究所供圖

(資料圖片僅供參考)

當人工智能還在不斷挑戰(zhàn)人們對未來科技發(fā)展的想象力，當元宇宙概念持續(xù)火熱、引領科技新潮時，腦機接口技術正逐漸從實驗室走向市場，產業(yè)化進程不斷加速，有望成為連接現(xiàn)實與虛擬世界的關鍵橋梁。

6月20日，2024世界智能產業(yè)博覽會在天津開幕，會議期間，腦-機接口未來產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展主題活動舉行。這場活動不僅集中發(fā)布了多項腦機接口領域的創(chuàng)新成果，還邀請了百余名政企學研代表，圍繞加速腦機接口技術多場景商業(yè)落地展開討論。

其中，天津大學、腦機交互與人機共融海河實驗室、中國電子等單位，集中發(fā)布了“云腦”醫(yī)學大模型、“片上腦-機接口”智能交互系統(tǒng)以及“神工-神行”混合驅動虛擬現(xiàn)實步行系統(tǒng)等多項腦機接口領域階段性成果。

“腦機接口”技術成果頻頻上新，離日常生活應用還有多遠？假肢控制、記憶改善、神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療、虛擬現(xiàn)實游戲……不久后的一天，人們或將面臨一個全新交互方式的未來。

或將取代手機

腦機接口技術是在大腦與外部設備之間創(chuàng)建信息通道，通過采集和解碼中樞神經(jīng)活動進行意圖識別和輸出，操控外部裝置并接收反饋信息，構成閉環(huán)的人機交互系統(tǒng)。目前，該技術主要應用于人體機能障礙的補償與修復，以及人類行為能力的增強。

盡管當前這項技術大多處于實驗研究階段，其臨床應用缺乏系統(tǒng)性的驗證，然而，對其未來發(fā)展的無限可能，已經(jīng)存在于業(yè)內人士的認知中。就在前不久，埃隆·馬斯克高仿號“Not Elon Musk”發(fā)文稱：“你會在你的大腦上安裝一個Neuralink(意為神經(jīng)連接)接口，讓你通過思考來控制你的新X手機嗎？”

埃隆·馬斯克本人對此的回應是，“未來將不會再有手機，只有Neuralink。”

Neuralink是由埃隆·馬斯克創(chuàng)立的公司，專門研究腦機接口技術。今年1月，馬斯克的腦機接口公司進行了首次大腦芯片植入試驗，利用電流讓電腦和腦細胞互聯(lián)，實現(xiàn)“人機交互”。據(jù)當?shù)孛襟w報道，美國食品藥品監(jiān)督管理局已批準了Neuralink公司將其大腦芯片植入第二位受試者腦內的申請，這項試驗在6月進行。目前已經(jīng)有1000多名四肢癱瘓的患者愿意接受Neuralink的試驗，該公司計劃，到2030年將為超過2.2萬人植入芯片。

取代手機？植入越來越多的人類大腦？這不禁讓人思考，腦機接口技術是否將引領人們走向一個前所未有的未來？

“腦機交互技術屬于生物與信息融合領域的人機交互新模式，涵蓋了醫(yī)學、數(shù)學、物理、化學、計算機、電子、機械、材料、信息等多學科領域專業(yè)知識，具有跨學科深度交叉融合的鮮明特色。”天津大學醫(yī)學工程與轉化醫(yī)學研究院副院長許敏鵬對中青報·中青網(wǎng)記者說。

由天津大學副校長明東教授帶領的神經(jīng)工程團隊，是目前國內最先從事腦機接口領域研究的團隊之一，長期探索腦機接口技術在不同場景中的應用可能性。截至目前，該團隊研發(fā)了神經(jīng)調控式機械外骨骼系統(tǒng)“神工-神甲”和可穿戴式腦控外肢體手指機器人系統(tǒng)“神工-靈犀指”，后者首次實現(xiàn)了腦控與外肢體機器人系統(tǒng)的可穿戴集成，可為肢體運動與感知功能的補充和增強提供新途徑；團隊研發(fā)的混合驅動外骨骼+虛擬現(xiàn)實步行康復系統(tǒng)“神工-神行”，正是這次世界智能產業(yè)博覽會發(fā)布的重要成果之一。該成果搭建虛擬現(xiàn)實沉浸式多康復應用場景，正在多家三甲醫(yī)院開展百例級臨床驗證實驗。

在4月26日舉行的2024中關村論壇年會“腦機接口創(chuàng)新發(fā)展與應用論壇”上，明東也在主旨報告中提到，用于檢測大腦狀態(tài)和功能的被動式腦機接口，將在高性能人機系統(tǒng)中得到廣泛應用。

“伴隨高通量腦機接口技術的成熟，真正的Cyber-man(賽博人)，或將成為現(xiàn)實。”明東說。據(jù)了解，“賽博人”這一概念，是指生命體與非生命體有機融合的智能形態(tài)，它的出現(xiàn)將使得人與機器人的邊界逐漸模糊。

腦機接口技術是否會成為解鎖人類潛能的新鑰匙？許敏鵬認為，腦機接口技術存在潛力和可能性，但同時也伴隨著許多復雜的問題和挑戰(zhàn)。

“腦機接口技術確實為我們提供了一種全新的方式，來探索和利用大腦的功能。通過直接與大腦進行通信，我們有可能解鎖之前無法觸及的人類潛能，包括提高記憶力、學習能力、運動能力、情緒管理能力等。這種技術也有望為神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者提供新的治療方法，存在為普通人提供超越生物極限的可能性。”許敏鵬說。

成果頻頻上新

隨著科學家對腦機交互技術的不斷探索與應用轉化，“賽博人”或許正在從一個概念走向現(xiàn)實。

正如天津大學校長、中國工程院院士金東寒在世界智能產業(yè)博覽會上所說的那樣，當前，腦機交互技術正在推動神經(jīng)工程、智能醫(yī)學、生物醫(yī)學等交叉學科的重大理論、技術和應用創(chuàng)新，“這將有助于營造更具活力的腦機接口創(chuàng)新業(yè)態(tài)”。

在基礎元件領域，有腦機接口編解碼專用芯片“腦語者”；在航空航天領域，有包括世界首套在軌腦-機交互操作系統(tǒng)平臺在內的設備，已經(jīng)陸續(xù)在神舟十一號、神舟十八號等實現(xiàn)應用；在康復醫(yī)療領域，有用于全肢體中風康復的“純意念控制”人工神經(jīng)機器人系統(tǒng)“神工-神機”；在神經(jīng)重癥領域，神經(jīng)重癥腦積水精確客觀診療系統(tǒng)“神工-神篙”，能將診斷時間從3天縮減為30分鐘……

許敏鵬告訴記者，團隊在腦機接口領域的創(chuàng)新技術，將推動人機交互方式由“顯性行為交互”到“隱性意念交互”的變革，促進腦機接口技術在臨床康復、航天醫(yī)學及相關領域的產業(yè)化進程，提高我國腦機接口領域研究的全球競爭力，助力新一代腦機智能交互技術的快速發(fā)展。

近年來，國內外腦機接口領域的最新研究進展接連發(fā)布，產業(yè)界也在加快推進該技術的臨床應用和產業(yè)化。2023年10月，全球首例無線微創(chuàng)腦機接口臨床試驗在北京宣武醫(yī)院成功實施，為一名因車禍造成的四肢癱瘓患者實現(xiàn)了自主喝水等腦控功能；浙江大學、復旦大學、中國科學院深圳先進技術研究院等，也在該領域取得了重要的科研成果。

在2024中關村論壇年會上發(fā)布的“北腦二號”智能腦機系統(tǒng)，是這一領域的重要成果之一。據(jù)了解，北京腦科學與類腦研究所聯(lián)合北京芯智達神經(jīng)技術有限公司，成功構建“北腦二號”高性能侵入式智能腦機系統(tǒng)。其自主研發(fā)的高通量柔性微絲電極、大通道數(shù)高速神經(jīng)電信號采集設備，能有效支撐高效運動想象神經(jīng)編解碼的開發(fā)。另外，“北腦二號”在國際上首次實現(xiàn)獼猴對二維運動光標的靈巧腦控——這一突破，為更自然、更靈活的新一代神經(jīng)假肢的開發(fā)等臨床應用奠定了基礎。

“腦機技術的發(fā)展亟待一個更為高級且全面的設計規(guī)劃。具體而言，我們需要深入考量如何有效地整合資源，實現(xiàn)科研、產業(yè)界、臨床實踐與監(jiān)管機構之間的全面協(xié)同與融合。這一規(guī)劃需從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，確保各方資源得到優(yōu)化配置，從而推動腦機接口技術的持續(xù)創(chuàng)新與進步。”北京腦科學與類腦研究所所長羅敏敏對中青報·中青網(wǎng)記者說。

在腦機接口創(chuàng)新發(fā)展與應用論壇上，腦機接口產業(yè)聯(lián)盟發(fā)布了《2024腦機接口產業(yè)創(chuàng)新十大案例》，應用場景包括情緒的檢測與評估、輔助睡眠、腦創(chuàng)傷患者的治療與康復訓練等。天津大學神經(jīng)工程團隊參與的“神工”系列成果也在其中。

“交叉學科協(xié)同創(chuàng)新將加速腦機接口等技術形成‘新質生產力’，有助于促進產業(yè)升級和社會發(fā)展，對醫(yī)療、教育、娛樂、軍事等多個領域產生深遠影響，為社會帶來更多的福祉。”許敏鵬說。

他同時也提到，腦機接口技術帶來了一系列倫理、法律和社會問題。

“如果這種技術被用于提高智力或體能，那么社會不平等可能會加劇。此外，我們還必須考慮如何保護個人的隱私和自由，避免技術被濫用或誤用。最后，技術本身也面臨著許多挑戰(zhàn)。例如如何確保腦機接口的安全性和穩(wěn)定性，如何避免對大腦造成損害，以及如何解決現(xiàn)有技術瓶頸等。”許敏鵬說。

臨床研究有了共識

在許敏鵬看來，技術發(fā)展的同時，要充分考慮并解決倫理、法律和社會問題，確保技術的安全和公正使用，只有這樣，才能充分發(fā)揮腦機接口技術的潛力，推動人類社會進步。

“在開展研究前，研究者必須提交詳細的倫理審查申請，確保研究符合倫理標準和規(guī)定。在研究過程中，研究者應嚴格遵守倫理準則，尊重受試者的知情權和選擇權，并采取一切必要措施，確保受試者在研究過程中的安全，包括嚴格的手術操作、設備監(jiān)測和應急處理方案。在研究結束后，研究者應對受試者進行長期的隨訪和評估，確保他們的健康和權益得到持續(xù)地關注和保護。”許敏鵬詳細向記者解釋。

他還提到，受試者的個人信息和實驗數(shù)據(jù)也應得到嚴格保護，“防止任何形式的泄漏和濫用”。研究者也要保持科學研究的嚴謹性，確保實驗設計合理、數(shù)據(jù)收集準確、分析過程嚴謹，并對實驗結果進行客觀、公正的解讀，并避免任何形式的學術不端行為。

作為一項在大腦與外部設備之間建立連接的新型交叉技術，腦機接口既是國際上競相發(fā)展的科技前沿技術，與此同時，也是讓研究者與大眾都不得不謹慎對待的技術。

“對待腦機接口技術，一方面要有政府監(jiān)管，保證倫理保證安全，另一方面也需要保證開創(chuàng)性和一定的靈活度。任何突破性的療法，最擔心的是被濫用，因此，嚴格的監(jiān)管是必要的。在監(jiān)管之下，要鼓勵創(chuàng)新。”羅敏敏對中青報·中青網(wǎng)記者說。

2024年年初，由清華大學醫(yī)學院教授洪波團隊和首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院院長趙國光、主任醫(yī)師單永治團隊合作的全球首例無線微創(chuàng)腦機接口臨床試驗成果發(fā)布。腦機接口創(chuàng)新發(fā)展與應用論壇期間，趙國光在談到腦機接口診療面臨的挑戰(zhàn)時，列出了“侵入性與安全倫理及隱私問題”。

在論壇上，神經(jīng)外科醫(yī)學家、中國科學院院士趙繼宗發(fā)布了《神經(jīng)系統(tǒng)疾病腦機接口臨床研究實施與管理的中國專家共識》。他提到，2024年3月，中華醫(yī)學會神經(jīng)外科分會在年會期間組織了50余名神經(jīng)外科醫(yī)生，進行了關于中國腦機接口臨床醫(yī)學研究共識的討論。形成共識，一是為了讓研究者能夠“更好地投入我國腦機接口整個研發(fā)中”，二是為了保護病人的利益，使臨床研究最后落地這部分能夠“更加安全科學，保證研究全過程正常實施”。

共識提出“不傷害、尊重自主、隱私保護、透明公開、公平公正的倫理原則”，以促進腦機接口臨床研究“符合倫理規(guī)范”；共識還專門提到，“臨床研究應確保的主要目標為患者功能改善，而非正常人群的功能增強”。

“這在推動我國腦機接口的臨床應用，特別是植入型腦機接口技術的臨床應用方面，將發(fā)揮重要的作用。”趙繼宗說。

正如工業(yè)和信息化部黨組成員謝遠生在“腦機接口創(chuàng)新發(fā)展與應用論壇”致辭中所說，隨著腦機接口技術的不斷“上新”，要健全腦機接口法制監(jiān)管體系，堅持促進創(chuàng)新與防范風險相統(tǒng)一，完善多方參與、協(xié)同控制、高效互動的治理模式。從制度建設、標準規(guī)范、立法研究等方面，健全完善行業(yè)統(tǒng)一政策，在保證技術進一步發(fā)展的同時，加強統(tǒng)一監(jiān)管和倫理指引，確保腦機接口技術的安全應用。

“希望大家以此為契機，進一步加深腦機接口領域的國內外交流合作，共同推動產業(yè)健康發(fā)展，實現(xiàn)共治共享共贏。”謝遠生說。

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