中關村對話|院士專家討論：侵入式與非侵入式腦機接口「哪家強」

中國的腦機接口技術的最新進展有哪些？腦機接口技術未來將走向何方？中關村論壇正在舉行，在其分論壇「腦機接口創新發展與應用論壇」上，新京報貝殼財經記者在論壇現場採訪了中國科學院院士趙繼宗、中國工程院院士顧曉鬆、天津大學副校長明東、浙江大學教授潘綱等多位腦機接口行業專家，就侵入式與非侵入式腦機接口路線的各自優勢、腦機接口產業發展過程中有哪些掣肘、腦機接口與人工智能能否交叉發展等問題進行了探討。

兩類腦機接口：侵入式信號好 非侵入式空間廣

簡單按照開顱與否來看，腦機接口分為侵入式與非侵入式兩種。貝殼財經記者觀察發現，目前在醫院臨床使用，特別是用於治療癲癇的腦機接口主要為侵入式，該技術已經趨於成熟，在治療癲癇上成效顯著。而落地商業化的腦機接口產品，如用於改善睡眠或監測疲勞駕駛等的應用則大多數是非侵入式的。

對於侵入式與非侵入式腦機接口各自的優缺點，中國科學院院士、神經外科醫學家趙繼宗在接受貝殼財經記者採訪時表示，二者各有優勢，「侵入式腦機接口將芯片直接貼在大腦皮層上，接收到的信號精度高，但需要開顱。雖然現在開顱可以通過微創手術實現，創口可能只有一兩釐米，但放入人體的異物會導致免疫反應，時間長了電極會被包裹導致信號失效，也有可能有感染的風險。非侵入式腦機接口的電極在可穿戴的帽子上，信號強度不如侵入式的，但不用開顱。這兩類技術都在各自克服自己的問題，不斷向前發展。」

論壇當日，腦機接口產業聯盟在論壇發佈了《2024腦機接口產業十大創新案例》，全面展示出我國腦機接口核心技術、關鍵產品、行業應用的最新突破。貝殼財經記者注意到，其中大多數產品為非侵入式腦機接口。

十大創新案例之一的「AiHAND Expanse BCI-人工智能多模態腦機接口平台與系統」申報單位為上海術理創新智能科技有限公司，該公司副總裁樊坤君在接受貝殼財經記者採訪時表示，在臨床階段真正用到老百姓身上的，一定是非侵入式的快些，所以公司就在該領域里落地，同時產品也在醫院臨床應用，「我們能入選十大案例，就是因為我們有了腦機接口真正走入臨床、走入醫學應用的典型場景。神經系統疾病其實有很多領域，在每一個方向上腦機接口的發展前景都是巨大的，同時由於在臨床做產品所需要的技術難度很大，在這一領域做好後，再應用到消費級市場會更為簡單。」

為什麼國內非侵入式的腦機接口產品多？在趙繼宗看來，這是因為侵入式腦機接口比較難，實驗室可以有各方面的經費支持研究，而對於希望短期有收穫的企業來說是有成本的。不過，趙繼宗透露，目前癱瘓的患者對於侵入式腦機接口的植入有一定的接受度，他們願意做出嘗試。」

貝殼財經記者注意到，在國外熱炒的馬斯克旗下「神經鏈接」公司的腦機接口技術就是典型的侵入式。而國內首例侵入式腦機接口的臨床轉化研究則由浙大的腦機接口研究團隊進行。今年4月23日，浙大團隊還公佈了最新的進展：成功實現了侵入式腦機接口控制機械臂書寫漢字。

論壇現場，浙江大學教授、腦機智能全國重點實驗室主任潘綱告訴貝殼財經記者，浙大團隊的腦機接口要把微電極陣列植入到患者的腦皮層內部進行信號採集，這樣信號更加精確，「從產業角度來說，腦機接口肯定要跟應用場景結合起來。如果非侵入式腦機接口採集的信號不能滿足應用要求，而使用者也願意接受有創或微創，就不妨可以嘗試侵入式的。像意念漢字書寫，目前還是需要侵入式腦信號。」

天津大學團隊在非侵入式腦機接口方面深耕多年。天津大學副校長、腦機交互與人機共融海河實驗室執行主任明東在接受記者採訪時表示，非侵入式腦機接口相對更加安全、便攜、使用潛力更大、人群更加廣泛，從長遠看信號採集質量的差距不是根本性問題，能否實現全腦監測才是下一步亟待關注的重點，「過去十幾年之中，非侵入式可監測的精度實現了大幅度躍升，信號質量的問題不是無法回答的問題，可以被材料技術、感知技術的進步協同推動，要冷靜理性客觀地看待兩條路線，他們都在向著克服短板、發揮長處的方向改進，兩者殊途同歸，最終一定會頂峰相遇。」

腦機接口的隱憂：技術難點與倫理安全問題

在接受記者採訪時，趙繼宗坦承，腦機接口的應用距離成熟還有一段距離，「現在都是在實驗室里，有特定的場景和特定的操作人員、被實驗人員。如果想發展到‘一片退燒藥誰都可以吃’的程度，還有好幾步要走。比如現在腦機接口的芯片各家都在生產，但缺乏一個標準；還需要長期的，不是3到5年甚至8到10年的臨床試驗。此外，腦機接口雖然現在有技術進步，但目前我們對人腦和疾病的認識本身就不足，比如使用腦機接口檢測到抑鬱時出現的腦電特徵就刺激一下，但為什麼會抑鬱？，機制我們還不完全清楚。」

潘綱表示，控制機械臂書寫漢字，一個核心難點是算法的解析，弄懂腦電信號到底寫出來是什麼？這是其中最大的突破，這一點上，漢字比英文字母更難。貝殼財經記者注意到，在浙大方面此前公佈的案例中，患者面對漢字圖片，使用意念控制機械臂又寫出了同樣的字體。對此，潘綱告訴記者，圖片主要起到提示作用，即便不放圖片，患者依然可以通過在心中默想寫字筆畫寫出漢字來。

清華大學長聘教授高小榕在接受記者採訪時表示，要想高速高效實現腦機接口產業的發展，芯片和電極很重要，這方面芯片仍然受到了製約。此外，腦機接口也存在一定的倫理安全問題，「腦機接口的芯片植入大腦時，會對人有各種各樣的影響，這不像常規的鍵盤鼠標，可以隨時想不用就不用，所以必須在利益與風險之間找到平衡點，不能傷害大腦。同時，要對這項技術進行嚴格監管，並做好腦數據隱私保護。」

論壇上，趙繼宗發佈了《神經系統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，腦機接口已經形成產業，「廠家在生產，醫院也有需求將其進行臨床應用，但目前尚未有相應的倫理規範落地，來監管臨床研究實施。」

對於腦機接口產業發展的注意事項，明東則在接受記者採訪時強調，在腦機產業非常熱鬧的當下，從業者尤其要保持冷靜、理性與客觀的態度，不能提前透支社會對腦機產業的信心，防止泡沫化、炒作化，共同推動這一技術健康有序發展，沉下來做好基礎原創的科研突破才是關鍵。

在採訪中，趙繼宗和高小榕都談到了腦機接口未來如果真正實現了技術飛躍之後可能面臨的安全問題，包括未來腦機接口是否會導致其他人更容易窺探使用者的隱私，使用腦機接口後，是否會導致意識控制，從而引發一系列法律問題。

腦機接口的未來：與大語言模型的交叉

對於腦機接口的未來，中國工程院院士顧曉鬆在接受記者採訪時表示，目前腦機接口的應用場景比較特殊，主要是針對癱瘓病人一類患者。未來要解決的是，怎麼讓普通人的生活中、各行各業都能應用到腦機接口技術，怎麼把場景拓展運用到服務，進而帶動數字產業、信息化產業。

「腦機接口這幾年發展很快，它結合了人工智能等多種科學，為現在的科學技術創新帶來新的契機，因此它能解決很多以前不能解決的問題。我們遇到一個疑難雜症，或者要設計一個很複雜的系統，未來可以通過腦機接口和人工智能很快處理，從而為人提供方便。」顧曉鬆說。

在採訪中，許多專家對腦機接口與另一個火熱的技術：人工智能大語言模型是否有交叉的可能也提出了自己的觀點。

趙繼宗向貝殼財經記者解釋，現有研究已經發現，大腦中並非某一區域單純的負責某個功能，比如感覺和運動功能是相互穿插的，神經網絡和互聯網一樣都有連接和節點，所以生物學科和計算機學科也在逐漸靠攏。

在高小榕看來，AI和腦機接口的互動是雙向的，「目前腦機接口很大一部分發展特別是算法的發展就借助於AI技術的提升，讓我們能夠把（腦電）信息提取出來。同時，腦機接口也能夠促進AI的發展，比如現在身份認證有很多種方式，但我認為終極的身份認證方式是‘腦紋’認證，其他比如指紋、虹膜等容易被替代和盜取，但‘腦紋’不容易被盜取。」

「現在，腦機接口完整的知識體系、學科體系正在建立，天津大學也最早進行了嘗試。最近我們也在考慮專門做單獨的腦機接口人才培養體系，這個體系的建設難度很高，因為他不是要把兩條平行線進行交叉，而是要進行融合，融合時要進行遠緣學科交叉後的化學反應。」明東告訴貝殼財經記者。

「從知識體繫上來說，這對我們的挑戰非常大，因為它涉及的門類很多，我們的同學可能在腦機接口不同映射的領域中，有些偏微電子、集成電路，有些偏人工智能，也有偏醫學臨床應用，怎麼讓這些同學有一個共同的內核知識體系，同時也有自己的特色，我們正在思考。」明東說。

記者聯繫郵箱：luoyidan@xjbnews.com

新京報貝殼財經記者 羅亦丹

編輯 陶野

校對 盧茜