神工-神行系统(tong)。天津大学供图
北脑二号。北京脑科学与(yu)类脑研究所供图
当人工智能还在(zai)不断挑战人们对未来(lai)科技发展的想象力，当元宇宙概念(nian)持续(xu)火热、引领科技新潮时，脑机接口技术正逐渐从实验室(shi)走向市场，产业化进程不断加速，有望(wang)成为连接现实与(yu)虚(xu)拟世(shi)界的关键桥(qiao)梁。
6月20日，2024世(shi)界智能产业博览会在(zai)天津开幕，会议(yi)期间，脑-机接口未来(lai)产业创新发展主题活动举行。这场活动不仅集(ji)中发布了多项脑机接口领域的创新成果，还邀(yao)请了百(bai)余名政企学研代(dai)表，围绕加速脑机接口技术多场景商业落地展开讨论。
其中，天津大学、脑机交互与(yu)人机共融海河实验室(shi)、中国电子等单位，集(ji)中发布了“云脑”医学大模型、“片上脑－机接口”智能交互系统(tong)以及“神工-神行”混合驱动虚(xu)拟现实步行系统(tong)等多项脑机接口领域阶段(duan)性成果。
“脑机接口”技术成果频频上新，离日常生活应(ying)用还有多远？假肢控制、记(ji)忆改善、神经系统(tong)疾(ji)病治疗、虚(xu)拟现实游戏(xi)……不久后的一天，人们或将面临一个全新交互方式的未来(lai)。
或将取代(dai)手机
脑机接口技术是(shi)在(zai)大脑与(yu)外部设(she)备之间创建信息通道，通过采集(ji)和解码中枢神经活动进行意图识(shi)别(bie)和输出，操控外部装置并接收反馈信息，构成闭环的人机交互系统(tong)。目前，该技术主要应(ying)用于人体机能障碍的补偿与(yu)修复，以及人类行为能力的增强。
尽管当前这项技术大多处于实验研究阶段(duan)，其临床应(ying)用缺乏系统(tong)性的验证，然而，对其未来(lai)发展的无限可能，已(yi)经存(cun)在(zai)于业内人士的认知中。就在(zai)前不久，埃(ai)隆·马斯克(ke)高仿号“Not Elon Musk”发文称(cheng)：“你(ni)会在(zai)你(ni)的大脑上安装一个Neuralink（意为神经连接）接口，让你(ni)通过思考来(lai)控制你(ni)的新X手机吗？”
埃(ai)隆·马斯克(ke)本人对此的回应(ying)是(shi)，“未来(lai)将不会再有手机，只有Neuralink。”
Neuralink是(shi)由埃(ai)隆·马斯克(ke)创立的公司，专(zhuan)门研究脑机接口技术。今年1月，马斯克(ke)的脑机接口公司进行了首次大脑芯片植入试验，利用电流让电脑和脑细胞互联(lian)，实现“人机交互”。据当地媒体报道，美国食品药(yao)品监督管理局已(yi)批准了Neuralink公司将其大脑芯片植入第二位受试者脑内的申请，这项试验在(zai)6月进行。目前已(yi)经有1000多名四肢瘫痪(huan)的患(huan)者愿意接受Neuralink的试验，该公司计划，到2030年将为超过2.2万人植入芯片。
取代(dai)手机？植入越来(lai)越多的人类大脑？这不禁让人思考，脑机接口技术是(shi)否将引领人们走向一个前所未有的未来(lai)？
“脑机交互技术属于生物与(yu)信息融合领域的人机交互新模式，涵(han)盖(gai)了医学、数学、物理、化学、计算机、电子、机械、材料、信息等多学科领域专(zhuan)业知识(shi)，具(ju)有跨学科深度交叉融合的鲜明特色。”天津大学医学工程与(yu)转化医学研究院(yuan)副院(yuan)长许敏鹏对中青(qing)报·中青(qing)网记(ji)者说。
由天津大学副校(xiao)长明东教授带领的神经工程团队，是(shi)目前国内最先从事脑机接口领域研究的团队之一，长期探索脑机接口技术在(zai)不同场景中的应(ying)用可能性。截至目前，该团队研发了神经调控式机械外骨骼系统(tong)“神工-神甲”和可穿戴(dai)式脑控外肢体手指机器人系统(tong)“神工-灵犀(xi)指”，后者首次实现了脑控与(yu)外肢体机器人系统(tong)的可穿戴(dai)集(ji)成，可为肢体运动与(yu)感知功能的补充和增强提供新途径；团队研发的混合驱动外骨骼+虚(xu)拟现实步行康复系统(tong)“神工-神行”，正是(shi)这次世(shi)界智能产业博览会发布的重要成果之一。该成果搭建虚(xu)拟现实沉浸式多康复应(ying)用场景，正在(zai)多家三甲医院(yuan)开展百(bai)例级临床验证实验。
在(zai)4月26日举行的2024中关村论坛年会“脑机接口创新发展与(yu)应(ying)用论坛”上，明东也在(zai)主旨报告中提到，用于检(jian)测(ce)大脑状态(tai)和功能的被动式脑机接口，将在(zai)高性能人机系统(tong)中得到广泛应(ying)用。
“伴随高通量脑机接口技术的成熟，真(zhen)正的Cyber-man（赛博人），或将成为现实。”明东说。据了解，“赛博人”这一概念(nian)，是(shi)指生命体与(yu)非生命体有机融合的智能形态(tai)，它的出现将使得人与(yu)机器人的边界逐渐模糊。
脑机接口技术是(shi)否会成为解锁人类潜能的新钥匙？许敏鹏认为，脑机接口技术存(cun)在(zai)潜力和可能性，但同时也伴随着许多复杂的问题和挑战。
“脑机接口技术确实为我们提供了一种全新的方式，来(lai)探索和利用大脑的功能。通过直接与(yu)大脑进行通信，我们有可能解锁之前无法触及的人类潜能，包括提高记(ji)忆力、学习能力、运动能力、情(qing)绪管理能力等。这种技术也有望(wang)为神经系统(tong)疾(ji)病患(huan)者提供新的治疗方法，存(cun)在(zai)为普通人提供超越生物极限的可能性。”许敏鹏说。
成果频频上新
随着科学家对脑机交互技术的不断探索与(yu)应(ying)用转化，“赛博人”或许正在(zai)从一个概念(nian)走向现实。
正如天津大学校(xiao)长、中国工程院(yuan)院(yuan)士金东寒在(zai)世(shi)界智能产业博览会上所说的那样(yang)，当前，脑机交互技术正在(zai)推动神经工程、智能医学、生物医学等交叉学科的重大理论、技术和应(ying)用创新，“这将有助于营造(zao)更具(ju)活力的脑机接口创新业态(tai)”。
在(zai)基础元件领域，有脑机接口编(bian)解码专(zhuan)用芯片“脑语者”；在(zai)航空航天领域，有包括世(shi)界首套在(zai)轨脑-机交互操作(zuo)系统(tong)平台在(zai)内的设(she)备，已(yi)经陆续(xu)在(zai)神舟十一号、神舟十八号等实现应(ying)用；在(zai)康复医疗领域，有用于全肢体中风康复的“纯意念(nian)控制”人工神经机器人系统(tong)“神工－神机”；在(zai)神经重症领域，神经重症脑积水精确客观(guan)诊疗系统(tong)“神工-神篙(gao)”，能将诊断时间从3天缩(suo)减为30分钟……
许敏鹏告诉记(ji)者，团队在(zai)脑机接口领域的创新技术，将推动人机交互方式由“显性行为交互”到“隐性意念(nian)交互”的变革，促进脑机接口技术在(zai)临床康复、航天医学及相关领域的产业化进程，提高我国脑机接口领域研究的全球竞争力，助力新一代(dai)脑机智能交互技术的快速发展。
近年来(lai)，国内外脑机接口领域的最新研究进展接连发布，产业界也在(zai)加快推进该技术的临床应(ying)用和产业化。2023年10月，全球首例无线(xian)微创脑机接口临床试验在(zai)北京宣武医院(yuan)成功实施，为一名因车祸造(zao)成的四肢瘫痪(huan)患(huan)者实现了自主喝水等脑控功能；浙江大学、复旦大学、中国科学院(yuan)深圳先进技术研究院(yuan)等，也在(zai)该领域取得了重要的科研成果。
在(zai)2024中关村论坛年会上发布的“北脑二号”智能脑机系统(tong)，是(shi)这一领域的重要成果之一。据了解，北京脑科学与(yu)类脑研究所联(lian)合北京芯智达神经技术有限公司，成功构建“北脑二号”高性能侵入式智能脑机系统(tong)。其自主研发的高通量柔性微丝电极、大通道数高速神经电信号采集(ji)设(she)备，能有效支撑高效运动想象神经编(bian)解码的开发。另外，“北脑二号”在(zai)国际上首次实现猕(mi)猴对二维运动光标的灵巧脑控——这一突破，为更自然、更灵活的新一代(dai)神经假肢的开发等临床应(ying)用奠定了基础。
“脑机技术的发展亟(ji)待一个更为高级且全面的设(she)计规划。具(ju)体而言，我们需要深入考量如何有效地整合资源(yuan)，实现科研、产业界、临床实践与(yu)监管机构之间的全面协同与(yu)融合。这一规划需从全局出发，统(tong)筹兼顾，确保各方资源(yuan)得到优化配置，从而推动脑机接口技术的持续(xu)创新与(yu)进步。”北京脑科学与(yu)类脑研究所所长罗敏敏对中青(qing)报·中青(qing)网记(ji)者说。
在(zai)脑机接口创新发展与(yu)应(ying)用论坛上，脑机接口产业联(lian)盟发布了《2024脑机接口产业创新十大案例》，应(ying)用场景包括情(qing)绪的检(jian)测(ce)与(yu)评估、辅助睡眠、脑创伤患(huan)者的治疗与(yu)康复训练等。天津大学神经工程团队参与(yu)的“神工”系列成果也在(zai)其中。
“交叉学科协同创新将加速脑机接口等技术形成‘新质生产力’，有助于促进产业升(sheng)级和社会发展，对医疗、教育、娱(yu)乐(le)、军事等多个领域产生深远影(ying)响，为社会带来(lai)更多的福(fu)祉。”许敏鹏说。
他同时也提到，脑机接口技术带来(lai)了一系列伦理、法律和社会问题。
“如果这种技术被用于提高智力或体能，那么社会不平等可能会加剧。此外，我们还必须考虑如何保护个人的隐私和自由，避(bi)免技术被滥用或误(wu)用。最后，技术本身也面临着许多挑战。例如如何确保脑机接口的安全性和稳定性，如何避(bi)免对大脑造(zao)成损害，以及如何解决(jue)现有技术瓶颈等。”许敏鹏说。
临床研究有了共识(shi)
在(zai)许敏鹏看来(lai)，技术发展的同时，要充分考虑并解决(jue)伦理、法律和社会问题，确保技术的安全和公正使用，只有这样(yang)，才能充分发挥脑机接口技术的潜力，推动人类社会进步。
“在(zai)开展研究前，研究者必须提交详细的伦理审查申请，确保研究符合伦理标准和规定。在(zai)研究过程中，研究者应(ying)严格遵守伦理准则，尊重受试者的知情(qing)权和选(xuan)择权，并采取一切(qie)必要措施，确保受试者在(zai)研究过程中的安全，包括严格的手术操作(zuo)、设(she)备监测(ce)和应(ying)急处理方案。在(zai)研究结束后，研究者应(ying)对受试者进行长期的随访(fang)和评估，确保他们的健康和权益得到持续(xu)地关注和保护。”许敏鹏详细向记(ji)者解释。
他还提到，受试者的个人信息和实验数据也应(ying)得到严格保护，“防止任何形式的泄漏和滥用”。研究者也要保持科学研究的严谨性，确保实验设(she)计合理、数据收集(ji)准确、分析过程严谨，并对实验结果进行客观(guan)、公正的解读，并避(bi)免任何形式的学术不端行为。
作(zuo)为一项在(zai)大脑与(yu)外部设(she)备之间建立连接的新型交叉技术，脑机接口既是(shi)国际上竞相发展的科技前沿技术，与(yu)此同时，也是(shi)让研究者与(yu)大众都不得不谨慎对待的技术。
“对待脑机接口技术，一方面要有政府(fu)监管，保证伦理保证安全，另一方面也需要保证开创性和一定的灵活度。任何突破性的疗法，最担心的是(shi)被滥用，因此，严格的监管是(shi)必要的。在(zai)监管之下，要鼓励(li)创新。”罗敏敏对中青(qing)报·中青(qing)网记(ji)者说。
2024年年初，由清华大学医学院(yuan)教授洪波团队和首都医科大学宣武医院(yuan)院(yuan)长赵国光、主任医师单永治团队合作(zuo)的全球首例无线(xian)微创脑机接口临床试验成果发布。脑机接口创新发展与(yu)应(ying)用论坛期间，赵国光在(zai)谈到脑机接口诊疗面临的挑战时，列出了“侵入性与(yu)安全伦理及隐私问题”。
在(zai)论坛上，神经外科医学家、中国科学院(yuan)院(yuan)士赵继宗发布了《神经系统(tong)疾(ji)病脑机接口临床研究实施与(yu)管理的中国专(zhuan)家共识(shi)》。他提到，2024年3月，中华医学会神经外科分会在(zai)年会期间组织了50余名神经外科医生，进行了关于中国脑机接口临床医学研究共识(shi)的讨论。形成共识(shi)，一是(shi)为了让研究者能够“更好(hao)地投入我国脑机接口整个研发中”，二是(shi)为了保护病人的利益，使临床研究最后落地这部分能够“更加安全科学，保证研究全过程正常实施”。
共识(shi)提出“不伤害、尊重自主、隐私保护、透明公开、公平公正的伦理原则”，以促进脑机接口临床研究“符合伦理规范”；共识(shi)还专(zhuan)门提到，“临床研究应(ying)确保的主要目标为患(huan)者功能改善，而非正常人群的功能增强”。
“这在(zai)推动我国脑机接口的临床应(ying)用，特别(bie)是(shi)植入型脑机接口技术的临床应(ying)用方面，将发挥重要的作(zuo)用。”赵继宗说。
正如工业和信息化部党组成员谢(xie)远生在(zai)“脑机接口创新发展与(yu)应(ying)用论坛”致辞中所说，随着脑机接口技术的不断“上新”，要健全脑机接口法制监管体系，坚持促进创新与(yu)防范风险相统(tong)一，完善多方参与(yu)、协同控制、高效互动的治理模式。从制度建设(she)、标准规范、立法研究等方面，健全完善行业统(tong)一政策，在(zai)保证技术进一步发展的同时，加强统(tong)一监管和伦理指引，确保脑机接口技术的安全应(ying)用。
“希望(wang)大家以此为契机，进一步加深脑机接口领域的国内外交流合作(zuo)，共同推动产业健康发展，实现共治共享共赢。”谢(xie)远生说。（张渺）