神工-神行系統(tǒng)。天津大學(xué)供圖

北腦二號(hào)。北京腦科學(xué)與類腦研究所供圖

(資料圖片僅供參考)

當(dāng)人工智能還在不斷挑戰(zhàn)人們對未來科技發(fā)展的想象力，當(dāng)元宇宙概念持續(xù)火熱、引領(lǐng)科技新潮時(shí)，腦機(jī)接口技術(shù)正逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向市場，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷加速，有望成為連接現(xiàn)實(shí)與虛擬世界的關(guān)鍵橋梁。

6月20日，2024世界智能產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)在天津開幕，會(huì)議期間，腦-機(jī)接口未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展主題活動(dòng)舉行。這場活動(dòng)不僅集中發(fā)布了多項(xiàng)腦機(jī)接口領(lǐng)域的創(chuàng)新成果，還邀請了百余名政企學(xué)研代表，圍繞加速腦機(jī)接口技術(shù)多場景商業(yè)落地展開討論。

其中，天津大學(xué)、腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室、中國電子等單位，集中發(fā)布了“云腦”醫(yī)學(xué)大模型、“片上腦-機(jī)接口”智能交互系統(tǒng)以及“神工-神行”混合驅(qū)動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)步行系統(tǒng)等多項(xiàng)腦機(jī)接口領(lǐng)域階段性成果。

“腦機(jī)接口”技術(shù)成果頻頻上新，離日常生活應(yīng)用還有多遠(yuǎn)？假肢控制、記憶改善、神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療、虛擬現(xiàn)實(shí)游戲……不久后的一天，人們或?qū)⒚媾R一個(gè)全新交互方式的未來。

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腦機(jī)接口技術(shù)是在大腦與外部設(shè)備之間創(chuàng)建信息通道，通過采集和解碼中樞神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行意圖識(shí)別和輸出，操控外部裝置并接收反饋信息，構(gòu)成閉環(huán)的人機(jī)交互系統(tǒng)。目前，該技術(shù)主要應(yīng)用于人體機(jī)能障礙的補(bǔ)償與修復(fù)，以及人類行為能力的增強(qiáng)。

盡管當(dāng)前這項(xiàng)技術(shù)大多處于實(shí)驗(yàn)研究階段，其臨床應(yīng)用缺乏系統(tǒng)性的驗(yàn)證，然而，對其未來發(fā)展的無限可能，已經(jīng)存在于業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)知中。就在前不久，埃隆·馬斯克高仿號(hào)“Not Elon Musk”發(fā)文稱：“你會(huì)在你的大腦上安裝一個(gè)Neuralink(意為神經(jīng)連接)接口，讓你通過思考來控制你的新X手機(jī)嗎？”

埃隆·馬斯克本人對此的回應(yīng)是，“未來將不會(huì)再有手機(jī)，只有Neuralink。”

Neuralink是由埃隆·馬斯克創(chuàng)立的公司，專門研究腦機(jī)接口技術(shù)。今年1月，馬斯克的腦機(jī)接口公司進(jìn)行了首次大腦芯片植入試驗(yàn)，利用電流讓電腦和腦細(xì)胞互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)“人機(jī)交互”。據(jù)當(dāng)?shù)孛襟w報(bào)道，美國食品藥品監(jiān)督管理局已批準(zhǔn)了Neuralink公司將其大腦芯片植入第二位受試者腦內(nèi)的申請，這項(xiàng)試驗(yàn)在6月進(jìn)行。目前已經(jīng)有1000多名四肢癱瘓的患者愿意接受Neuralink的試驗(yàn)，該公司計(jì)劃，到2030年將為超過2.2萬人植入芯片。

取代手機(jī)？植入越來越多的人類大腦？這不禁讓人思考，腦機(jī)接口技術(shù)是否將引領(lǐng)人們走向一個(gè)前所未有的未來？

“腦機(jī)交互技術(shù)屬于生物與信息融合領(lǐng)域的人機(jī)交互新模式，涵蓋了醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、計(jì)算機(jī)、電子、機(jī)械、材料、信息等多學(xué)科領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)，具有跨學(xué)科深度交叉融合的鮮明特色。”天津大學(xué)醫(yī)學(xué)工程與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院副院長許敏鵬對中青報(bào)·中青網(wǎng)記者說。

由天津大學(xué)副校長明東教授帶領(lǐng)的神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)，是目前國內(nèi)最先從事腦機(jī)接口領(lǐng)域研究的團(tuán)隊(duì)之一，長期探索腦機(jī)接口技術(shù)在不同場景中的應(yīng)用可能性。截至目前，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)了神經(jīng)調(diào)控式機(jī)械外骨骼系統(tǒng)“神工-神甲”和可穿戴式腦控外肢體手指機(jī)器人系統(tǒng)“神工-靈犀指”，后者首次實(shí)現(xiàn)了腦控與外肢體機(jī)器人系統(tǒng)的可穿戴集成，可為肢體運(yùn)動(dòng)與感知功能的補(bǔ)充和增強(qiáng)提供新途徑；團(tuán)隊(duì)研發(fā)的混合驅(qū)動(dòng)外骨骼+虛擬現(xiàn)實(shí)步行康復(fù)系統(tǒng)“神工-神行”，正是這次世界智能產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)發(fā)布的重要成果之一。該成果搭建虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸式多康復(fù)應(yīng)用場景，正在多家三甲醫(yī)院開展百例級臨床驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

在4月26日舉行的2024中關(guān)村論壇年會(huì)“腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用論壇”上，明東也在主旨報(bào)告中提到，用于檢測大腦狀態(tài)和功能的被動(dòng)式腦機(jī)接口，將在高性能人機(jī)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

“伴隨高通量腦機(jī)接口技術(shù)的成熟，真正的Cyber-man(賽博人)，或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實(shí)。”明東說。據(jù)了解，“賽博人”這一概念，是指生命體與非生命體有機(jī)融合的智能形態(tài)，它的出現(xiàn)將使得人與機(jī)器人的邊界逐漸模糊。

腦機(jī)接口技術(shù)是否會(huì)成為解鎖人類潛能的新鑰匙？許敏鵬認(rèn)為，腦機(jī)接口技術(shù)存在潛力和可能性，但同時(shí)也伴隨著許多復(fù)雜的問題和挑戰(zhàn)。

“腦機(jī)接口技術(shù)確實(shí)為我們提供了一種全新的方式，來探索和利用大腦的功能。通過直接與大腦進(jìn)行通信，我們有可能解鎖之前無法觸及的人類潛能，包括提高記憶力、學(xué)習(xí)能力、運(yùn)動(dòng)能力、情緒管理能力等。這種技術(shù)也有望為神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者提供新的治療方法，存在為普通人提供超越生物極限的可能性。”許敏鵬說。

成果頻頻上新

隨著科學(xué)家對腦機(jī)交互技術(shù)的不斷探索與應(yīng)用轉(zhuǎn)化，“賽博人”或許正在從一個(gè)概念走向現(xiàn)實(shí)。

正如天津大學(xué)校長、中國工程院院士金東寒在世界智能產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上所說的那樣，當(dāng)前，腦機(jī)交互技術(shù)正在推動(dòng)神經(jīng)工程、智能醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等交叉學(xué)科的重大理論、技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新，“這將有助于營造更具活力的腦機(jī)接口創(chuàng)新業(yè)態(tài)”。

在基礎(chǔ)元件領(lǐng)域，有腦機(jī)接口編解碼專用芯片“腦語者”；在航空航天領(lǐng)域，有包括世界首套在軌腦-機(jī)交互操作系統(tǒng)平臺(tái)在內(nèi)的設(shè)備，已經(jīng)陸續(xù)在神舟十一號(hào)、神舟十八號(hào)等實(shí)現(xiàn)應(yīng)用；在康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域，有用于全肢體中風(fēng)康復(fù)的“純意念控制”人工神經(jīng)機(jī)器人系統(tǒng)“神工-神機(jī)”；在神經(jīng)重癥領(lǐng)域，神經(jīng)重癥腦積水精確客觀診療系統(tǒng)“神工-神篙”，能將診斷時(shí)間從3天縮減為30分鐘……

許敏鵬告訴記者，團(tuán)隊(duì)在腦機(jī)接口領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)，將推動(dòng)人機(jī)交互方式由“顯性行為交互”到“隱性意念交互”的變革，促進(jìn)腦機(jī)接口技術(shù)在臨床康復(fù)、航天醫(yī)學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，提高我國腦機(jī)接口領(lǐng)域研究的全球競爭力，助力新一代腦機(jī)智能交互技術(shù)的快速發(fā)展。

近年來，國內(nèi)外腦機(jī)接口領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展接連發(fā)布，產(chǎn)業(yè)界也在加快推進(jìn)該技術(shù)的臨床應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。2023年10月，全球首例無線微創(chuàng)腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)在北京宣武醫(yī)院成功實(shí)施，為一名因車禍造成的四肢癱瘓患者實(shí)現(xiàn)了自主喝水等腦控功能；浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院等，也在該領(lǐng)域取得了重要的科研成果。

在2024中關(guān)村論壇年會(huì)上發(fā)布的“北腦二號(hào)”智能腦機(jī)系統(tǒng)，是這一領(lǐng)域的重要成果之一。據(jù)了解，北京腦科學(xué)與類腦研究所聯(lián)合北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司，成功構(gòu)建“北腦二號(hào)”高性能侵入式智能腦機(jī)系統(tǒng)。其自主研發(fā)的高通量柔性微絲電極、大通道數(shù)高速神經(jīng)電信號(hào)采集設(shè)備，能有效支撐高效運(yùn)動(dòng)想象神經(jīng)編解碼的開發(fā)。另外，“北腦二號(hào)”在國際上首次實(shí)現(xiàn)獼猴對二維運(yùn)動(dòng)光標(biāo)的靈巧腦控——這一突破，為更自然、更靈活的新一代神經(jīng)假肢的開發(fā)等臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

“腦機(jī)技術(shù)的發(fā)展亟待一個(gè)更為高級且全面的設(shè)計(jì)規(guī)劃。具體而言，我們需要深入考量如何有效地整合資源，實(shí)現(xiàn)科研、產(chǎn)業(yè)界、臨床實(shí)踐與監(jiān)管機(jī)構(gòu)之間的全面協(xié)同與融合。這一規(guī)劃需從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，確保各方資源得到優(yōu)化配置，從而推動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新與進(jìn)步。”北京腦科學(xué)與類腦研究所所長羅敏敏對中青報(bào)·中青網(wǎng)記者說。

在腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用論壇上，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布了《2024腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新十大案例》，應(yīng)用場景包括情緒的檢測與評估、輔助睡眠、腦創(chuàng)傷患者的治療與康復(fù)訓(xùn)練等。天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)參與的“神工”系列成果也在其中。

“交叉學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新將加速腦機(jī)接口等技術(shù)形成‘新質(zhì)生產(chǎn)力’，有助于促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級和社會(huì)發(fā)展，對醫(yī)療、教育、娛樂、軍事等多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，為社會(huì)帶來更多的福祉。”許敏鵬說。

他同時(shí)也提到，腦機(jī)接口技術(shù)帶來了一系列倫理、法律和社會(huì)問題。

“如果這種技術(shù)被用于提高智力或體能，那么社會(huì)不平等可能會(huì)加劇。此外，我們還必須考慮如何保護(hù)個(gè)人的隱私和自由，避免技術(shù)被濫用或誤用。最后，技術(shù)本身也面臨著許多挑戰(zhàn)。例如如何確保腦機(jī)接口的安全性和穩(wěn)定性，如何避免對大腦造成損害，以及如何解決現(xiàn)有技術(shù)瓶頸等。”許敏鵬說。

臨床研究有了共識(shí)

在許敏鵬看來，技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，要充分考慮并解決倫理、法律和社會(huì)問題，確保技術(shù)的安全和公正使用，只有這樣，才能充分發(fā)揮腦機(jī)接口技術(shù)的潛力，推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步。

“在開展研究前，研究者必須提交詳細(xì)的倫理審查申請，確保研究符合倫理標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。在研究過程中，研究者應(yīng)嚴(yán)格遵守倫理準(zhǔn)則，尊重受試者的知情權(quán)和選擇權(quán)，并采取一切必要措施，確保受試者在研究過程中的安全，包括嚴(yán)格的手術(shù)操作、設(shè)備監(jiān)測和應(yīng)急處理方案。在研究結(jié)束后，研究者應(yīng)對受試者進(jìn)行長期的隨訪和評估，確保他們的健康和權(quán)益得到持續(xù)地關(guān)注和保護(hù)。”許敏鵬詳細(xì)向記者解釋。

他還提到，受試者的個(gè)人信息和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也應(yīng)得到嚴(yán)格保護(hù)，“防止任何形式的泄漏和濫用”。研究者也要保持科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性，確保實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理、數(shù)據(jù)收集準(zhǔn)確、分析過程嚴(yán)謹(jǐn)，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行客觀、公正的解讀，并避免任何形式的學(xué)術(shù)不端行為。

作為一項(xiàng)在大腦與外部設(shè)備之間建立連接的新型交叉技術(shù)，腦機(jī)接口既是國際上競相發(fā)展的科技前沿技術(shù)，與此同時(shí)，也是讓研究者與大眾都不得不謹(jǐn)慎對待的技術(shù)。

“對待腦機(jī)接口技術(shù)，一方面要有政府監(jiān)管，保證倫理保證安全，另一方面也需要保證開創(chuàng)性和一定的靈活度。任何突破性的療法，最擔(dān)心的是被濫用，因此，嚴(yán)格的監(jiān)管是必要的。在監(jiān)管之下，要鼓勵(lì)創(chuàng)新。”羅敏敏對中青報(bào)·中青網(wǎng)記者說。

2024年年初，由清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授洪波團(tuán)隊(duì)和首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院院長趙國光、主任醫(yī)師單永治團(tuán)隊(duì)合作的全球首例無線微創(chuàng)腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)成果發(fā)布。腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用論壇期間，趙國光在談到腦機(jī)接口診療面臨的挑戰(zhàn)時(shí)，列出了“侵入性與安全倫理及隱私問題”。

在論壇上，神經(jīng)外科醫(yī)學(xué)家、中國科學(xué)院院士趙繼宗發(fā)布了《神經(jīng)系統(tǒng)疾病腦機(jī)接口臨床研究實(shí)施與管理的中國專家共識(shí)》。他提到，2024年3月，中華醫(yī)學(xué)會(huì)神經(jīng)外科分會(huì)在年會(huì)期間組織了50余名神經(jīng)外科醫(yī)生，進(jìn)行了關(guān)于中國腦機(jī)接口臨床醫(yī)學(xué)研究共識(shí)的討論。形成共識(shí)，一是為了讓研究者能夠“更好地投入我國腦機(jī)接口整個(gè)研發(fā)中”，二是為了保護(hù)病人的利益，使臨床研究最后落地這部分能夠“更加安全科學(xué)，保證研究全過程正常實(shí)施”。

共識(shí)提出“不傷害、尊重自主、隱私保護(hù)、透明公開、公平公正的倫理原則”，以促進(jìn)腦機(jī)接口臨床研究“符合倫理規(guī)范”；共識(shí)還專門提到，“臨床研究應(yīng)確保的主要目標(biāo)為患者功能改善，而非正常人群的功能增強(qiáng)”。

“這在推動(dòng)我國腦機(jī)接口的臨床應(yīng)用，特別是植入型腦機(jī)接口技術(shù)的臨床應(yīng)用方面，將發(fā)揮重要的作用。”趙繼宗說。

正如工業(yè)和信息化部黨組成員謝遠(yuǎn)生在“腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用論壇”致辭中所說，隨著腦機(jī)接口技術(shù)的不斷“上新”，要健全腦機(jī)接口法制監(jiān)管體系，堅(jiān)持促進(jìn)創(chuàng)新與防范風(fēng)險(xiǎn)相統(tǒng)一，完善多方參與、協(xié)同控制、高效互動(dòng)的治理模式。從制度建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、立法研究等方面，健全完善行業(yè)統(tǒng)一政策，在保證技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的同時(shí)，加強(qiáng)統(tǒng)一監(jiān)管和倫理指引，確保腦機(jī)接口技術(shù)的安全應(yīng)用。

“希望大家以此為契機(jī)，進(jìn)一步加深腦機(jī)接口領(lǐng)域的國內(nèi)外交流合作，共同推動(dòng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)共治共享共贏。”謝遠(yuǎn)生說。

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