脑机接口让“意念控制”成为现实

网络编辑政务 2023-05-30 06:17:55 0 接口设备技术

脑机接口让“意念控制”成为现实大脑和机器“对话” 多种“脑控”产品扎堆亮相

在2023年中关村论坛上，脑机接口再度成为了热词之一。这种通过“意念”驱动某种设备的技术，如果在十年前被提出，还会被人说是“幻想”甚至是“魔幻”，如今脑机接口实际应用的产品已经出现在了本届论坛上。

可监测佩戴人精神状态脑机让安全帽更安全

脑机接口，简言之就是在人脑与外部设备间建立直接连接通路，让大脑与机器实现“对话”。这种看上去只会在科幻电影中出现的桥段，如今在中国已经有相当一部分的企业入局，并将一部分成果转化为实际商业应用。

在2023年中关村论坛的展示区，来自博瑞康、华脑技术、柔灵科技、臻泰智能等多家国内脑机领域企业带来了自己的产品，包括脑控打字系统、脑控复健设备、辅助睡眠的脑机设备以及能够监测佩戴人精神状态的安全帽等等。

在脑控打字体验区，工作人员戴上贴满金属片的头罩后，专注地盯着模拟键盘，其想要打出的相应字母就会出现在页面上。“跟霍金使用的设备差不多，只不过霍金的设备是眼控，而这台是脑控，真正的‘意念控制’。”博瑞康的工作人员表示。

不过，相比于炫酷的“意念打字”，其他的脑机应用已经让部分人感到了科技的力量。“通过一个安全帽，后台可以监控到疲劳度、专注度、清醒度等多个指标，对于生产安全有很大帮助。”华脑技术创始人唐再汐表示，“主要会运用到一些高风险、密闭性强的行业中。对于工作人员的安全实时提醒，还能避免疲劳操作导致的隐患。”目前，这套系统已经用到了北京地铁13号建设中，未来还将应用到西藏地区的公路修建和煤矿开采等领域。此外，北京理工大学提出来的“无人搜救脑控多域机器人系统”，可应用于灾害搜救等场景。

脑控复健设备已在多家医院投用

脑机接口更多的应用领域还在于医疗。北京青年报记者在展览现场体验了帮助脑卒中等患者恢复肢体运动能力的设备。只要戴上一个类似发卡的头箍，将其自带的几个金属贴片靠在额头上，再戴上链接着数根线缆的手套，就可以按照恢复软件中演示的方式想象自己在煎鸡蛋和抓蝴蝶。北青报记者仅是看到屏幕中显示的握拳动作，还没有来得及戴上手套，手套自己就蜷缩了起来。“这是设备捕捉到了脑发出的‘握拳’信号，传导给训练手套做出的反应。”

“这就是靠脑电波来驱动的。”带来该套设备的臻泰智能的工作人员表示，脑损伤的患者肢体是健全的，就是传导信号的神经受到了损伤，这套设备的意义就在于训练大脑下达命令，让肌肉产生相关的动作，以此来刺激患者受损或其他神经来起作用，让患者恢复一定的运动机能。目前该设备已经在国内多家医院投入使用。以现有的数据看，达到同样的训练目标，使用该设备能比传统复健缩短25%左右的时间。

在未名脑脑科技的创始人高妍看来，脑机接口是脑病治疗的基础技术，是诊疗的基石。由于抑郁症、阿尔茨海默氏症等均属于大脑疾病，如何找到大脑疾病的病变部位极为关键。

高妍表示，在大脑中，1000多亿个神经元，形成100多万亿个神经元连接，这让“读懂”大脑成为世界性难题。而且对于现有的医学领域来说，脑病的研究靠传统的方式也非常困难。

“通过数字、生物组学和行为组学等标志物来发现患者到底是脑部哪里出现了问题，我们叫多维多组学数字靶点。但是医生无法去研究患者的大脑，我们再靠数字‘复刻’这个脑的情况，用脑疾病数字孪生来协助医生诊断。”在高妍看来，脑机接口、AI智能和大数据运算等都是未名脑脑科技为了精神疾病精准诊疗所需的上游产业。

北青报记者了解到，通过这套系统，未名脑脑科技已经协助安定医院诊断了多名青少年抑郁症、多动症患者，协助医生制定了有针对性的治疗方案。而在未名脑脑科技和中科院联合成立的脑疾病与脑机交互实验室里，很多患者及家属都慕名前来做脑功能评估。

在天坛医院，更多的脑机接口的临床实验正在展开：以多模态临床诊断评估为目的脑机接口检测平台；以应用型交流与控制为目的脑机交互平台；以功能康复重塑为目的自适应反馈脑机训练平台；以网络定位与干预为目的脑机融合神经调控平台等。

侵入式脑机接口操作“如同在豆腐上立针”

在柔灵科技创始人和首席科学官刘冰看来，脑机接口发展到现在，虽然非侵入式还存在一些脑电捕捉的问题，但是由于无创且对使用者的风险小，目前商业化落地的产品基本都是非侵入式产品。

国际市场研究机构IMARC Groupe的数据显示，全球脑机接口的市场规模在2021年达到了15亿美元。该机构预测，到2027年，全球脑机接口市场规模将达到33亿美元。

清华大学长聘教授高小榕教授表示，目前是市场以非侵入式脑机接口设备为主，占85%以上，涉及到教育、娱乐等行业，而侵入式则主要是医疗行业。“没有谁比谁更好，应用场景也没有差别，各有各的优点和缺点。”高小榕教授表示，就像选择两条道路爬山，最终目标都是山顶。

非侵入式脑机接口收集脑电波来进行信号输出，优点是没有创伤，通讯速率也不差，且可随时移除，缺点是不够精确。

侵入式脑机接口的特点就是通过深部电极将信号采集设备侵入到大脑内部，从而获得更精准的信号，但是缺点也很明显，安全风险高，且不可逆。此外，侵入式脑机接口对技术和研发的门槛非常高，“把设备植入脑部，如同在豆腐上立根针，得做到既接触又不伤害豆腐。”摄影/本报记者张鑫

声音

三大问题待攻关产业联盟将加速赛道发展

今年5月4日，全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京获得成功，该试验在猴脑内实现了介入式脑机接口脑控机械臂，这对推动脑科学领域研究具有重要意义。

清华大学长聘教授高小榕表示，在脑机接口领域，中国跟国际起步是持平的，比如欧洲研究的方向是非侵入式，美国是侵入式，我国两个都在发展。

在中国科学院院士赵继宗看来，虽然与国际最先进的技术还有一定的差距，但不论是侵入式还是非侵入式，国内发展都很快，有的技术基本和国际接轨，比如利用脑机接口技术让渐冻症患者完成打字，血管内介入式脑机接口的研发等。

事实上，脑机接口技术已经上升到国家战略，“十四五”规划第一次将脑机技术明确写入需要攻关的重点技术品类中，明确脑机融合是脑机技术的关键。国内也成立了脑机接口产业联盟，目前已经有百余家涉及产业和研究的机构。如今，国内已经有越来越多的科技公司，开始探索脑机融合技术的应用。

赵继宗院士认为，目前脑机接口技术需要攻关的三大问题是材料、产业化和伦理。侵入式脑机接口设备最大的问题在于其材料是否安全，是否能长期在人体内而不对神经系统起到副作用，这是脑机接口上游亟待解决的问题；目前各国对脑机接口的研究还是“个案”，现有已产业化的设备距离真正技术应用还有一定的距离；另外就是伦理问题。

“人工智能技术发展了这么多年才有了ChatGPT，但是对于其伦理的担忧，早就开始了。脑机接口也一样。”脑机接口产业联盟科普与科技伦理工作组主席何江弘表示。

清华大学信息国家研究中心助理研究员顾心怡表示，在目前，脑机接口的伦理问题首先还是安全性上，比如设备接入过程中对人的安全性和在数据交换过程中隐私的安全性等。除了安全性，在未来发展到应用阶段，脑机接口的伦理问题还会涉及一些关于脑控、精神自由，甚至公平性等问题。“不过，这一切都建立在脑机接口是一个成熟的技术上。我们是将伦理问题前置到技术之初，做到未雨绸缪，让脑机接口产业能健康发展。”

在本届中关村论坛的展示部分，不论是新一代脑磁图系统还是脑机接口编解码，不论是类脑智能芯片还是柔性电极的研发等均有所展示，材料研究也在提速。

产业化上，脑机接口行业也有了产业与技术沟通的桥梁。“脑机接口产业联盟的成立，将研究和产业打通，这也提速了脑机接口在国内发展的速度。”赵继宗院士表示。

(北京青年报本版文/记者张鑫统筹/池海波) 【编辑:房家梁】

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