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n 脑科学研究已经被提升至国家战略。我国的脑科学和类脑研究已经被提升为国家战略,中国脑计划自 2016年启动,包括探索大脑秘密和攻克大脑疾病的脑科学研究以及建立并发展人工智能技术的类脑研究两个方向。在 2017 年《“十三五”国家基础研究专项规划》中,脑与认知、脑机智能和脑的健康被明确提出作为核心问题;在十四五规划和 2035年远景目标纲要中,人工智能和脑科学为国家战略科技力量,其中类脑计算和脑机融合技术研发是重要领域之一,而脑机接口技术是脑机智能融合技术的关键之一。
n 我国脑机接口框架呈现“一体两翼”的布局。国家对脑机接口的布局设想可用“一体两翼”来概括,其中以研究脑认知的神经原理为“主体”,其中以绘制脑功能联结图谱为重点,而研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。
中央上升至国家战略,地方出台政策快速跟进
各地方政府出台相关政策大力支持脑科学与类脑研究的发展,上海和北京优先成立脑科学和类脑研究机构。我国的脑科学和类脑研究已经被提升为国家战略,中国脑计划自 2016年启动,包括探索大脑秘密和攻克大脑疾病的脑科学研究以及建立并发展人工智能技术的类脑研究两个方向。2016年国务院《“十三五”规划纲要》中提出,将“脑科学与类脑研究”列为国家重大科技创新项目和工程,标志“中国脑计划”启动。在 2017 年《“十三五”国家基础研究专项规划》中,脑与认知、脑机智能和脑的健康被明确提出作为核心问题。地方陆续出台政策跟进,其中以北京和上海最快。
全球政策现状:主流国家均支持或推动脑机接口产业发展
主流国家高度重视脑机接口产业的发展,通过政策、资金和技术等多方面支持,抢占脑机接口行业高地。美国最早通过奥巴马提出了脑计划项目的设想,在2017年正式通过DARPA神经工程系统设计项目(NESD)进入脑机接口领域,民间资本活跃,是推动脑机接口产业技术进步和应用落地最快的国家;中国将脑科学与类脑研究列为国家战略科技力量,2024年出台了《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,将脑机接口设定为未来产业;欧盟、日韩等国家也均通过政策引导和资金支持,加速脑机接口技术的创新与应用。
产业应用发展现状:医疗应用为起点,未来不断迭代完善
n 美国案例:Neuralink专注于侵入式脑机接口技术的医学应用。其核心目标是通过植入柔性电极和自主研发的高集成度『芯片』,实现脑部信号的精准采集与解码。目前,Neuralink已获得美国FDA批准开展人体临床试验,主要针对瘫痪患者和 『神经系统』疾病(如帕金森病、脊髓损伤) 的康复治疗。例如,其技术旨在帮助患者通过脑电信号直接控制外部『智能设备』(如机械臂、电脑光标),从而恢复部分运动功能。此外,Neuralink也在探索通过电刺激改善失明患者的视觉感知能力。
n 中国案例:清华大学医学院洪波教授团队设计研发的无线🛜微创植入脑机接口NEO在宣武医院成功完成首例临床植入。首例患者是一位车祸引起的颈椎处脊髓完全性损伤(ASIA评分A级),处于四肢瘫痪状态已经14年。该系统采用无线🛜微创设计,体内机埋在颅骨内,电极覆盖在硬膜外,不损伤大脑细胞,手术后10天患者出院回家。经过三个月的居家脑机接口康复训练,患者可以通过脑电活动驱动气动手套🧤,实现自主喝水等脑控功能,抓握解码准确率超过90%。
中国侵入式脑机接口实现追赶,意念实时合成汉语解码
n 上海脑虎科技完成国内首例汉语语言功能重建临床试验。2024年12月23日,脑虎科技联合华山医院神经外科吴劲松教授团队,开展国内首例高通量植入式柔性脑机接口实时合成汉语言临床试验。受试者通过植入公司自主研发的高通量柔性脑机接口,手术过程仅几分钟,术后七天实现了142个常用汉语音节下71%的解码准确率,且单字解码时延小于100毫秒。
n 与Neuralink技术路线相同,脑虎科技先一步同时实现运动解码和实时汉语解码。目前,Neuralink实现了实时运动解码,此次临床试验成功让脑虎科技成为目前行业内唯一同时实现实时运动解码和实时汉语解码的侵入式脑机接口企业。
中国非侵入式脑机技术引领全球,全球首次实现双环路
n 天津大学和清华大学合作研发“双环路”脑机接口系统,标志着脑机交互的重大突破。 该系统利用忆阻器神经形态器件,实现了大脑与机器之间的高效协同演进,提升了脑机交互性能,解决了传统脑机接口系统长时程适应性差的问题;该成果成功实现了人脑对无人机的四自由度操控。相比传统方案,“双环路”系统不仅精度更高,能耗更低,而且能够处理更复杂的任务,例如控制无人机进行更复杂的飞行动作。
n “双环路”系统是基于忆阻器对脑机协同演进概念的一次技术验证。“双环路”通过长时程大脑与忆阻器神经形态器件之间的信息交互初步实现了人与机器的互适应、互学习,为未来实用型脑机接口系统提供了重要的理论基础与技术支撑,有望拓展到更多便携式或可穿戴脑机接口设备中,服务于消费级、医疗级等各类智能人机交互实用场景。
未来发展趋势:颠覆产业形态,开创下一代人机交互系统
n 脑机接口设备的规模化和商业化将颠覆产业形态,开创下一代人机交互系统。随着脑机接口的硬件设备不断突破,核心算法持续迭代,通过脑电信号直接操控设备,将取代键盘、鼠标甚至『触摸屏』等传统交互方式,通过意识驱动形成“人-机”直连通道。这种“去中介化”的人机交互系统的必然结果是,人类让渡一部分权力交给机器/算法代理做决策。
n 脑机接口技术有助于反哺各学科研究的进步,提升新质生产力的发展。1)生物医学:脑机接口技术有利于更深入、直接地了解大脑工作机制,例如运动控制、情绪调节和认知功能,并帮助开发治疗神经疾病的新疗法。2)心理学:更加深入理解注意力缺失/成瘾机制/心理状态研究等,帮助人类增强心理建设。3)人工智能和通讯技术:对于人脑的深入研究和了解,也有助于人类在开发AI算法方面实现优化,同时改变传统通讯技术方式,也为未来高速通讯提供新思路。