界面新闻记者 | 于浩
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在全国手机上网人数达10.65亿人的当下，手机已经成为这一代最为主流的人机交互方式。而放眼仍在探索阶段的诸多未来交互方式，其中最为自然、也最为神秘的当属脑机接口。
脑机接口是一种直接建立在大脑与计算机之间的通讯接口，能够实现思想与外物的互联互通，能够实现生物智能与机器智能交互融合，整个过程包括脑信号的采集、特征的提娶模式的识别以及最后转化为机器指令，与外部进行通讯。
2011年， 一位老太太花费一千天的时间能够实现控制鼠标从屏幕中间移动至周围任何一个方向，这一案例曾登上《Nature》（《自然》）。而在2022年借由非侵入式脑机接口，被试用户只需经过15分钟的训练就能够实现流畅的鼠标控制。“意念控制”正在逐步靠近现实。
7月6日到8日，以“智联世界 生成未来”为主题的2023年世界人工智能大会在上海举办。大会上关乎未来人机交互新模式的脑机接口成为热点话题。尽管目前距离大规模商用仍有距离，但侵入式电极的迭代、在特定场景下的应用都展现出了该项技术的未来发展潜力。
根据电极放置的位置不同，脑机接口可分成侵入式脑机接口和非侵入式脑机接口两大类。侵入式脑机接口需要做开颅手术，把电极埋入大脑，其优点在于能够获得高空间分辨率的信号，获得的信号质量比较高，但是手术会带来一定的风险。
非侵入式脑机接口则是指将电极和传感器放置在头皮表面，安全、无创、低成本，可监测大规模的神经活动。但是由于电极跟目标神经元距离较远，因此获取到的信号非常微弱，会为后续的解码工作带来的巨大挑战。
侵入式脑机接口有三大技术路线，分别为硅基硬质电极系统、血管支架电极系统、柔性电极系统。后两者的迭代方向则都反映出侵入式脑机接口向小型化、安全化发展的趋势。
与直接植入大脑的硅基硬质电极系统、柔性电极系统相比，将电极是放置在血管内的血管支架电极系统获取的信号要弱得多，但与此同时这也使得血管支架电极系统并不会对大脑产生损伤。受益于此，2021年凭借这一技术路线，Synchron成为第一家获得FDA IDE（临床研究性器械豁免）的公司，被允许在人类患者中进行永久性植入试验。
马斯克参与创立的Neuralink、国内脑机接口企业如脑虎科技则选择了柔性电极系统。脑虎科技联合创始人彭雷将通量数量、创口大孝植入电极与生物的共存情况三个因素视作柔性电极系统大规模商业推广的先决条件。
围绕着上述因素，脑虎科技在此次大会上推出了用蚕丝蛋白跟MEMS电极混合的多模态电极，该电极能够支持128通道的信号采集，且硬度可变化，植入脑组织后会变软，硬度比传统的石英光纤低4个数量级。
非侵入式脑机接口的硬件形态则向着集成化、轻量化、便捷化、易用化的方向发展。最早的脑电采集装置体积非常庞大，据天津大学医工院副院长许敏鹏教授介绍，现在甚至可以开发出耳机形态的脑电采集装置。事实上，如BrainCo强脑科技神经调控头戴设备大小已经与普通运动发带基本无异。
但在范式发展方面，非侵入式脑机接口基本上仍延续着上世纪90年代发明的P300、SSVEP、SMR三大范式，但也出现了相应的改进方案。如许敏鹏在2018年曾实现了亚微伏极微弱脑电信号的解码和应用，减弱了脑机接口的视觉刺激，提升了用户体验。
“我认为非侵入式脑机接口的科研人员投入了太多注意力在传统三大脑机接口范式上，但三大范式的能力已经几乎到达了天花板，”许敏鹏指出，“我们需要从原有的范式跳出来，寻找更高效、自然的脑机交互的通讯协议。”
在实际应用方面，脑机接口、脑机智能方面的诸多技术已经在临床当中有着广泛应用，如治疗老年痴呆、帕金森并精神科疾病里的抑郁、毒品成瘾等等。据上海市精神卫生中心院长赵敏介绍，其中既包含侵入式的干预措施，如DBS深部脑调控技术，也包含着磁治疗、光治疗、电治疗非侵入式措施。
目前，以脑机接口为代表的高端生物技术正在加速演进，已经成为下一代生命科学和信息技术交互融合的主战常我国在十四五计划和2035远景目标纲要中都指出，人工智能和脑科学是国家科技发展战略的重要组成部分。
人工智能与脑科学关系紧密。中国工程院院士、清华大学信息科学技术学院院长戴琼海院士在演讲中指出，融合脑与认知的人工智能新算法与模型是美国布局的前沿早在2016年美国IARPA部门（美国情报高级研究计划局）就曾启动皮质网络机器智能MICrONS计划，绘制出啮齿动物一立方毫米大脑皮层中的所有神经回路并建立新的人工智能模型与算法。
而脑机接口技术正是脑科学底层技术之一。作为涉及生物信号采集分析系统、自主算法系统、高精度通信系统与安保防护系统多领域融合的产物，脑机接口的产业化需要软件层、硬件层和架构层多方产业基础被夯实之后才能实现。
针对以“脑机接口”为代表的生物技术和信息技术产业，上海发布了《发展壮大未来产业集群行动方案》。据上海市经济和信息化委员会副主任刘平介绍，下一步，上海将围绕人工智能赋能生物技术发展，进一步推进脑机接口、生物芯片等高端产业发展。
5月25日，FDA正式批准了Neuralink的科研临床试验，Neuralink将启动首次脑植入物人体临床研究，这无疑是侵入式脑机接口的一大进步。经历了概念萌芽、概念论证、技术爆发等阶段，脑机接口似乎正在迎来产业发展的新阶段，开始更多地从理论走向应用。
