脑机接口新突破：非侵入式技术多点突破，感知交互技术或成未来发展趋势

21世纪经济报道记者 蔡姝越 上海报道

大脑，被称为人体内“3磅重的宇宙”，拥有约860亿个神经元。

而脑机接口（Brain-Computer Interface，即BCI）作为一项直接探究大脑这一人体最复杂的器官的前沿技术，已然成为一条科技公司竞逐的新兴赛道。

如Meta在2019年7月便与加州大学旧金山分校（UCSF）共同研发了能够实时解码实验对象在进行对话时大脑活动的BCI系统，并将信号转化为屏幕上的文字。2021年4月，马斯克创办的脑机接口公司Neuralink则尝试在猴子脑补植入芯片，以精准采取信号，让它通过意识控制仪器。

近年来，在我国的医疗康复领域，脑机接口技术也取得了相关的研发进展。

近日，国内脑机接口独角兽企业BrainCo强脑科技在上海召开年度发布会。其中，智能仿生手、智能仿生腿、脑机接口社交系统等最新脑机接口产品，在会上被一一公布。

脑机接口与仿生愿景

事实上，脑机接口技术发展至今，已有近百年的历程。

1924年，德国医生汉斯·伯格第一次观察到了电流计镜面微弱的震动，成功地记录了并命名了第一个人类脑电图（EEG），这也是人类历史上首次检测到脑电信号，继而开启了脑机接口技术的历史。

在中国电子技术标准化研究院等机构联合发布的《脑机接口标准化白皮书（2021）》中指出，当前全球脑机接口技术发展已进入第三阶段“技术和产业爆发期”。麦肯锡《The Bio Revolution Report》报告显示，未来10年到20年，脑机接口产业在全球范围内每年直接产生的经济规模可达700至2000亿美元。

在产业高速发展的背景下，脑机接口技术的具体落地场景具体如何？

21世纪经济报道记者注意到，在本次发布会中，“仿生”是频繁被提及的脑机接口技术实现的场景之一。本次公布的智能仿生手BrainRobotics和智能仿生腿Mobius两款产品，皆意在还原“仿生”这一概念。

其中，智能仿生手于近日获得了美国食品药品监督管理局（FDA）认证，而这一产品的诞生经历颇具传奇色彩。据BrainRobotics开发团队回忆，曾有一位来自MIT的同事因学校实验事故失去了右手，鉴于当时团队已经在底层的脑机接口技术上有了一定的积累，因此便希望为他做一只可以随心而动的“手”。

操控假肢就像操控复杂的机械一样，需要学习和记忆切换这些开关的顺序。如何控制一款功能复杂的仿生手，成了团队在研发过程中遇到的最大难点。

为了解决操作复杂的问题，21记者了解到，团队在研发过程中，利用非侵入式脑机接口技术以获得使用者的运动意图，同时利用感应电极采集皮肤表面肌电神经电信号。在采集到信号后，设计相应信号采集放大电路，对信号进行处理。此外，进一步优化了运动意图识别算法，对使用者想要控制仿生手手指动作的想法进行区分辨识。

另一方面，本次发布的智能仿生腿产品则融合了脑机接口技术和人工智能算法，通过陀螺仪，肌电神经电采集等传感器处理人体的实时数据，识别用户意图，从而适应不同环境下穿戴者的步态，并动态调整膝关节阻尼状态。

非侵入式BCI治疗孤独症

除了智能仿生手和仿生腿，本次发布会中也提到了脑机接口技术帮助治疗孤独症（即自闭症）的进展，并介绍了开星果脑机接口社交沟通训练系统（StarKids）这款相关产品。

近年来，儿童罹患孤独症的现象逐步引起社会各界的重视。据宝宝树2021年3月发布的《中国自闭症家庭情况调研白皮书》数据显示，目前中国自闭症患者已超过1000万，其中0至14岁儿童患者超过200万，并以每年近20万的速度增长。

南开大学孤独症研究中心主任王崇颖教授在学术报告《孤独症谱系障碍的早期发育监测》中指出，0到6岁是大脑发育速度最快、神经可塑性最强的时期，因而也是孤独症儿童干预的黄金期，但因为筛查工作不到位，很多儿童错过了最佳的干预时期。

“孩子被诊断为孤独症之后，家长会很关心是否有有效的药物可以进行治疗？但当下的状况是，还没有特别针对性的药物可以有效治疗孤独症，需要行为学的干预和训练。”BrainCo创始人兼CEO韩璧丞提到了儿童孤独症治疗的现状。

他进一步指出，脑机接口技术可以针对孤独症谱系儿童本源性的脑神经发育障碍，进行“镜像神经µ波智能脑控反馈训练”。

“所谓µ波智能脑控技术，既是通过非侵入式的脑电波调控设备，实时解码和记录孤独症患者脑中的社交区域，并对其活跃度进行量化，从而实现对社交脑神经活动的反馈和强化调节。”BrainCo资深科学家、孤独症事业部主任杨锦陈在会后接受21记者采访时，向21记者解释了这一技术的原理。

据悉，目前的脑机接口技术主要可分为三种类型，分别为侵入式、非侵入式以及半侵入式BCI。而关于非侵入式BCI设备是否会面临信息采集量和精度不足的问题，杨锦陈则告诉21记者，通过硬件的迭代以及人工智能技术的不断升级，目前可穿戴的非入侵式BCI设备所采集到的脑电精度已达到了医疗级别。“通过研发水凝胶电极增强信息采集精度，并通过算法学习人脑的脑电信号，正持续不断地积累团队掌握的数据量。”他说。

21记者注意到，除BrainCo外，国内有多家脑机接口厂商也在儿童孤独症治疗赛道有所布局。如上海数药智能有限公司就在日前的2022世界VR产业大会暨元宇宙博览会中展示了“儿童孤独症VR评估与干预系统”，记录患儿眼动（角色眼睛、脸部及背景）、行为、脑电、呼吸、微表情等测量指标。

感知模块或成重点突破方向

近年来，随着脑机接口技术的不断发展，我国已将该技术视为国家科研战略计划中的重要一环。

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中曾明确指出，要在脑科技及类脑智能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。

值得关注的是，在10月28日工业和信息化部、教育部、文化和旅游部、国家广播电视总局、国家体育总局印发《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划》（以下简称《行动》）中，也提到，要“加强肌电传感、气味模拟、虚拟移动、触觉反馈、脑机接口等多通道交互技术研究，促进感知交互向自然化、情景化、智能化方向发展。”

一名来自浙江的脑机技术研发人员在接受21记者采访时指出，《行动》中提到的方向更加偏向感知神经科学，可能是下一代脑机接口产品的发展方向。“现在的技术仍然是试图还原人体的真实行动，未来的脑机接口设备可能会致力于还原人体的触觉等感知模块，但仍然需要进一步地研究和实验。”

此外，2013年开始，美国、欧盟、加拿大等多个国家或地区亦相继开始了国家脑计划。

如2013年3月，美国公布了一项名为“脑活动绘图”的计划。参与者包括国家卫生研究院、国防部高级研究项目局、国家科学基金会等联邦机构，将共同推进对人类大脑近千亿神经细胞的理解，加深对感知、行为以及意识的研究。同年，欧盟提出了一个项目为期10年的“人类脑计划”，这一计划将通过计算机来模拟人类的大脑，然后将研究成果转化成相关的应用。

“随着传感器算法的不断突破，非侵入式脑机接口技术会深远地影响人类，未来脑机设备的数量可能会比手机还要多。”在发布会最后，韩璧丞对脑机接口技术的未来发展做出了大胆的展望。

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