21世纪经济报道记者 缴翼飞 北京报道
脑机接口（Brain-Computer Interface，BCI）是一种将人脑与计算机或其他外部设备连接起来的技术，通过捕捉和解读大脑活动，实现人脑与外部设备之间的直接通信和交互。
近年来，脑机接口技术发展迅猛。在国际上，马斯克旗下脑机接口公司Neuralink已为首位人类患者植入了大脑芯片，在国内，无线微创植入脑机接口（NEO）的首位临床受试者也在去年顺利完成手术。
在4月25日-29日召开的2024中关村论坛年会上，脑机接口的技术创新与应用成果备受关注。工信部等有关部门也计划推动脑机接口与人工智能、人形机器人等技术融合发展，加快关键核心技术与重要的应用产品攻关，将以工业、医疗、教育、消费电子等领域的产品和科研设备需求为导向，引导高校科研院所、科技企业和应用单位，形成创新联合体。
北京率先发布脑机接口专项文件
作为新质生产力的代表性领域之一，脑机接口是生命科学和信息技术深度交叉融合的前沿技术，也是未来产业发展的重要方向。
对于脑机接口的发展，从国家到地方都在持续扶持。国家各部委启动了很多政策，以扶持脑机接口的研究和产业，在行业准入和应用场景方面也给开了很多“绿灯”。其中，脑机接口在今年被工信部等七部门列为《关于推动未来产业创新发展的实施意见》的10大标志性产品之一。
近日浙商证券发布的《人脑与数字世界的融合未来——脑机接口行业报告》中引用中商情报网数据显示，2023年，全球脑机接口市场规模达到19.8亿美元，预计到2027年将达到33亿美元，7年间年复合增长率约为14%。这一数据不仅展示了脑机接口技术的快速增长，也预示着其在全球范围内的广泛应用前景。
在脑机接口创新发展与应用论坛上，工信部党组成员、无线电管理局局长谢远生表示，工信部高度重视脑机接口产业发展，接下来将加强脑机接口基础理论、信号采集、先进算法等前沿技术研发的能力，推动脑机接口与人工智能、人形机器人等技术融合发展，加快关键核心技术与重要的应用产品攻关，稳步提升脑机接口芯片，关键元器件等基础工业能力水平。
与此同时，天津、湖南等多地在2024年地方政府工作报告中都提出将进一步布局脑机接口产业。北京市更是在本次中关村论坛期间率先发布《加快北京市脑机接口产业发展行动方案（2024-2030）（征求意见稿）》，这一专项发展文件。
方案提出，到2026年，脑机接口核心关键技术实现突破，培育5家全国引领龙头企业、100家专精特新“小巨人”单项冠军，推动5项脑机接口医疗器械启动临床试验。建成1个特色脑机接口体验和展示中心，形成产教融合平台并培养1000人次。到2030年，产业规模达到3000亿，成为未来产业经济重要增长点。
清华大学长聘教授高小榕提醒，脑机接口未来如果真正实现了技术飞跃之后可能面临的安全问题，包括未来脑机接口是否会导致其他人更容易窥探使用者的隐私，使用脑机接口后，是否会导致意识控制，从而引发一系列法律问题。
“脑机接口的出现带来了很多的应用场景变化，尤其是对医疗仪器的使用监管形成挑战。比如侵入式脑机接口，把DBS（脑深部电刺激术）装进去之后，存在着药品处方和工具处方两种处置思路，通俗讲就是在接入脑机接口之后，是应该像药品一样完全交由患者自行处理，还是像工具一样接受医生的监管和调试，未来还需要进一步的讨论与规范。”高小榕说。
谢远生表示，工信部将坚持促进创新与防范风险相统一，完善多方参与，协同共治，高效互动的敏捷治理模式。从制度建设、标准规范、立法研究等方面，健全完善法律法规政策，在践行科技向善、技术发展的同时，加强脑机接口伦理指引，确保脑机接口技术的安全应用。
中国工程院院士顾晓松接受21世纪经济报道采访时指出，世界各国都在关注中国的脑机接口产业，中国目前正推动制定产品标准、行业标准、国家标准，并且正在推动制定国际标准。
天津大学副校长、脑机交互与人机共融海河实验室执行主任明东在接受21世纪经济报道记者采访时也强调，在脑机产业非常热闹的当下，从业者尤其要保持冷静、理性与客观的态度，不能提前透支社会对脑机产业的信心，防止泡沫化、炒作化，共同推动这一技术健康有序发展，沉下来做好基础原创的科研突破才是关键。
侵入式与非侵入式“哪家强”？
简单按照开颅与否来看，脑机接口分为侵入式与非侵入式两种。21世纪经济报道在会上了解到，目前侵入式脑机接口主要在医院临床使用，特别是用于治疗癫痫，该技术已经趋于成熟，并且已有成功的实际临床案例。而非侵入式的脑机产品，多用于改善心理疾病、睡眠或监测疲劳驾驶等的应用，被给予很高的商业化希望。
对于侵入式与非侵入式脑机接口各自的优缺点，中国科学院院士、神经外科医学家赵继宗在接受21世纪经济报道采访时表示，二者各有优势，“侵入式脑机接口将芯片直接贴在大脑皮层上，接收到的信号精度高，但需要开颅。虽然现在开颅可以通过微创手术实现，创口可能只有一两厘米，但放入人体的异物会导致免疫反应，时间长了电极会被包裹导致信号失效，也有可能有感染的风险。非侵入式脑机接口的电极在可穿戴的帽子上，信号强度不如侵入式的，但不用开颅。这两类技术都在各自克服自己的问题，不断向前发展。”
高小榕告诉21世纪经济报道，脑机接口大概也可以分为有创、微创和无创的技术路径，在有创方面，马斯克团队的全植入系统具有相对优势，具有相对优势。在微创方面，中国属于与国际并跑；在无创方面，国内开展的研究历史相对较长，属于国际第一梯队，甚至部分领域已经领先。
值得注意的是，今年中关村论坛上的十项重大科技成果之一就是我国科学家自主研发的“北脑二号”，填补了国内高性能侵入式脑机接口技术的空白，并在国际上首次实现猕猴对二维运动光标的灵巧脑控。该技术难题的突破，为更自然、更灵活的新一代神经假肢的开发等临床应用奠定了基础。
“侵入式与非侵入式就像是桥和隧的问题，这两方面都有自己的短板。”明东告诉21世纪经济报道，从产业化进程上来说，非侵入式肯定是要早于侵入式的，主要就是安全、便携以及在使用人群都具有更加广泛的优势。从长远看信号采集质量的差距不是根本性问题，重点在于是否能够实现全脑的监测，这是一个非常重要的“硬骨头”的问题。
“过去十几年之中，非侵入式可监测的精度实现了大幅度跃升，信号质量的问题不是无法回答的问题，可以被材料技术、感知技术的进步协同推动。要冷静理性客观地看待侵入式和非侵入式两条路线，他们都在向着克服短板、发挥长处的方向改进，两者殊途同归，最终一定会顶峰相遇。”明东说。
未来有望替代手机成为新终端
相比于前两年的技术发展，脑机接口今年在应用上取得了较为明显的突破。
在今年论坛现场，脑机接口产业联盟发布2024脑机接口产业创新十大案例，展示我国在脑机接口技术及产业应用方面的创新成果。
这十大案例中包括大脑360认知能力与心理健康脑电测训系统、面向工业安全的智能安全帽及人员安全实时监管数字平台、便携式脑机接口驾驶安全智能防控系统、高场强磁共振兼容蓝牙可感知脑起搏器、基于脑机接口的多模态可穿戴防晕车系统等，涵盖多个脑机接口核心器件、系统产品及行业应用。
《脑机接口技术发展与应用研究报告(2023年)》显示，脑机接口产业下游较明晰的应用方向不少于30种，主要分为医疗和非医疗两类。医疗仍是脑机接口当前主要产业化方向，下游企业中医疗方向占比56%，消费、工业、教育等非医疗企业占比44%。
顾晓松介绍，宇航员在太空中的一些通讯，正是借由脑机接口、人工智能前沿技术实现的。此外，医疗领域已经出现很多新的可穿戴式医疗设备，在神经情感功能调节方面，脑机接口也可起到很好的作用。
值得注意的是，脑机接口在医疗领域的实际应用案例已经出现。去年，首都医科大学宣武医院赵国光团队与清华大学洪波团队合作，将自主研发的半侵入式无线微创脑机接口植入到了高位截瘫15年的患者杨先生体内，他也成为了无线微创植入脑机接口（NEO）的首位临床受试者。
宣武医院院长赵国光介绍，在杨先生后脑上有一块微微鼓起的头皮，正是植入在其颅骨内部的脑机接口处理器的位置，而这两个处理器各有4个接触点，总共8个接触点，放置在支配杨先生右手的大脑运动区域上。植入颅骨下的NEO可读取杨先生大脑皮层发出的指令，比如当他想着“握住杯子”时，NEO就把这个指令所代表的脑电信号传递给计算机，再由计算机驱动气动手套，带动老杨的手部完成这一指令。经过一段时间的训练，现在杨先生已经可以拿起小半瓶矿泉水自主喝水了。
高小榕介绍，当下国内脑机接口技术在各个领域方面的应用都在持续探索中，而其进程可能会遵循医疗—健康—娱乐/元宇宙这样一种逐次发展的顺序。
谢远生表示，在脑机接口产业生态方面，工信部将以工业、医疗、教育、消费电子等领域的产品和科研设备需求为导向，引导高校科研院所、科技企业和应用单位，形成创新联合体，推动促进脑机接口成果转化的中试服务平台建设，打造技术研发、实验验证，产业化推广的良性循环。建设脑机接口开源社区，推动构建跨应用领域的数据库和算法库，加强数据和样本共享。
在未来的商业应用中，一个重要的预期便是“脑机接口能否成为替代手机的下一个消费新终端。”
顾晓松告诉21世纪经济报道，脑机接口能否大规模商用的关键是成本要低，现在各个企业的成本投入和应用材料不同，而且不少设备和芯片的自主研发水平还有持续提升的空间。
高小榕认为，脑机接口代替手机的情况会出现在元宇宙大范围推广之际，但电极技术、芯片、算法、如何与AI交流等等都需要攻克技术难关，这些问题可能需要等到6G时代才能得到真正解决。
本次论坛上，与脑机接口同样火热的技术便是人工智能大模型。这也让人们对于这两项技术的结合应用产生好奇，高小榕看来，AI和脑机接口的互动是双向的，目前脑机接口很大一部分发展特别是算法的发展就是借助于AI技术的提升，让我们能够把脑电波信息提取出来。同时，脑机接口也能够促进AI的发展，比如脑电波的信息独特性也将进一步提升AI运转能力甚至影响演进方向。
明东表示，现在，脑机接口完整的知识体系、学科体系正在建立，天津大学也在考虑专门做单独的脑机接口人才培养体系。
“从知识体系上来说，这对我们的挑战非常大，因为它涉及的门类很多，我们的同学可能在脑机接口不同映射的领域中，有些偏微电子、集成电路，有些偏人工智能，也有偏医学临床应用，怎么让这些同学有一个共同的内核知识体系，同时也有自己的特色，我们正在思考。”明东说。
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