植入式腦機(jī)接口，賦予人類(lèi)“超能力”

植入式腦機(jī)接口作為新質(zhì)生產(chǎn)力和未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的代表技術(shù)，無(wú)論是國(guó)際還是國(guó)內(nèi)都非常重視和支持其發(fā)展。

20世紀(jì)末，電影《黑客帝國(guó)》中描繪的科幻畫(huà)面曾一度讓全球觀眾著迷—— 主人公通過(guò)在腦后插入一根線纜，就能夠直接與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，感知和控制虛擬世界。

20年后，特斯拉和Neuralink的創(chuàng)始人埃隆·馬斯克，這位科技界的風(fēng)云人物，在視頻直播中說(shuō)道：“讓人們看見(jiàn)以前看不到的東西，紅外線、紫外線、線電……我認(rèn)為換一種說(shuō)法就是，我想給人類(lèi)超能力！”他還宣布Neuralink公司的腦機(jī)接口設(shè)備已成功植入3名癱瘓患者體內(nèi)，目前運(yùn)行順利，可以依靠思維操控電子設(shè)備。時(shí)至今日，曾被認(rèn)為是幻想的腦機(jī)接口技術(shù)，已逐漸走入我們的現(xiàn)實(shí)生活，“賽博朋克”時(shí)代已全面來(lái)臨！

人腦與外界溝通交流的“信息高速公路”

腦機(jī)接口（Brain Computer Interface，BCI），指在人或動(dòng)物大腦與外部設(shè)備之間創(chuàng)建的直接連接，實(shí)現(xiàn)腦與設(shè)備的信息交換。腦機(jī)接口技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)腦電信號(hào)處理，是一種變革性的人機(jī)交互技術(shù)，其作用機(jī)制是繞過(guò)外周神經(jīng)和肌肉，直接在大腦與外部設(shè)備之間建立全新的通信與控制通道。它通過(guò)捕捉大腦信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和控制，也就是科幻電影中常出現(xiàn)的“意念控制”。

腦機(jī)接口分為植入式和非植入式兩大類(lèi)，非植入式腦機(jī)接口主要是通過(guò)記錄頭皮腦電，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制，其成本較低，沒(méi)有創(chuàng)傷及手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，生態(tài)性好，但信號(hào)信息量有限，空間分辨率不足，在控制的實(shí)時(shí)性和復(fù)雜度方面存在瓶頸，通常應(yīng)用在日常的娛樂(lè)交互場(chǎng)景中。

在醫(yī)療賽道，則是植入式腦機(jī)接口更勝一籌，其通過(guò)植入電極記錄顱骨以下的組織產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備的控制，特別是深入到大腦皮層，可以記錄到神經(jīng)元水平的電信號(hào)，包括單個(gè)神經(jīng)元的動(dòng)作電位和局部場(chǎng)。植入式腦機(jī)接口獲取的信息更為豐富，應(yīng)用場(chǎng)景也更為廣闊，尤其是可以應(yīng)用至各類(lèi)曾經(jīng)無(wú)法治愈的醫(yī)療疾病當(dāng)中，例如癱瘓、漸凍癥、帕金森等。

如果將大腦活動(dòng)比作一場(chǎng)演唱會(huì)，那么非植入式腦機(jī)接口就像在體育場(chǎng)外感受，你能夠聽(tīng)見(jiàn)一些場(chǎng)內(nèi)的聲音，但無(wú)法獲取細(xì)節(jié)。而植入式腦機(jī)接口就像在舞臺(tái)的前排觀看演唱會(huì)，不僅能夠清晰地看見(jiàn)舞美燈光等視覺(jué)效果，也能更清晰立體地欣賞音樂(lè)。可以看出，植入式腦機(jī)接口是最硬核的賽道，馬斯克當(dāng)前研究的設(shè)備正是采用了這條技術(shù)路線。

清華大學(xué)進(jìn)行腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)。

科技“讀心術(shù)”崛起

植入式腦機(jī)接口的技術(shù)發(fā)展就像一場(chǎng)漫長(zhǎng)的馬拉松，從漢斯·貝爾格（Hans Berger）在1929年首次提出腦電圖（Electroencephalo-grach，EEG）概念以來(lái)，人們開(kāi)始推測(cè)大腦在沒(méi)有周?chē)窠?jīng)核肌肉下亦可以進(jìn)行通信和控制。1973年，加州大學(xué)洛杉磯分校計(jì)算機(jī)科學(xué)家雅克·維達(dá)爾（Jacques J. Vidal）率先使用了“腦機(jī)接口”一詞來(lái)形容一個(gè)可以將腦電信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)控制信號(hào)的系統(tǒng)，他發(fā)表了有關(guān)“直接腦機(jī)交流”的開(kāi)創(chuàng)性理論和技術(shù)建議，“腦機(jī)接口（BCI）”正式成為一個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn)定義的學(xué)術(shù)詞匯。

此后，植入式腦機(jī)接口逐步由動(dòng)物實(shí)驗(yàn)過(guò)渡至人體實(shí)驗(yàn)，2004年，美國(guó)Cyberkinetics公司的“猶他電極”獲得美國(guó)食品藥物監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)，四肢癱瘓的馬特·內(nèi)格爾（Matt Nagle）成為第一位用植入式腦機(jī)接口來(lái)控制機(jī)械臂的病人，這標(biāo)志著B(niǎo)CI技術(shù)正式由科研走向臨床。在2014年的巴西世界杯開(kāi)幕式上，一位身披“機(jī)械戰(zhàn)甲”的全身癱瘓的前足球運(yùn)動(dòng)員在球迷的歡呼聲中出場(chǎng)，他通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)操控外骨骼，成功完成了一個(gè)2秒的開(kāi)球動(dòng)作。他的“機(jī)械戰(zhàn)甲”正是美國(guó)杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)教授米格爾·尼科萊利斯（Miguel Nicolelis）設(shè)計(jì)的首款基于腦機(jī)接口控制的外骨骼“Bra-Santos Dumont”。

此后的十年，國(guó)內(nèi)外的腦機(jī)接口技術(shù)井噴式發(fā)展，在多種曾經(jīng)被認(rèn)為無(wú)法治愈的疾病上取得了突破性成果。2020年1月，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院與浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)一位高位截癱患者植入猶他電極，患者通過(guò)意念控制機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)進(jìn)食和飲水等動(dòng)作，由此實(shí)現(xiàn)了中國(guó)植入式腦機(jī)接口臨床“零的突破”。2022年7月，Synchron實(shí)施了一起人體腦機(jī)接口手術(shù)，受術(shù)者是一名身患肌肉萎縮側(cè)索硬化癥（俗稱(chēng)“漸凍癥”）的病人，已經(jīng)喪失了行動(dòng)和說(shuō)話的能力。這是首次將腦機(jī)接口應(yīng)用至漸凍癥的治療。知名科學(xué)家霍金就曾受漸凍癥的困擾，除了兩根手指可以活動(dòng)之外，全身都完全癱瘓，不能發(fā)出任何聲音。若霍金如今仍在世，植入式腦機(jī)接口設(shè)備能夠幫助他恢復(fù)更多的肢體機(jī)能，從而更好地進(jìn)行科學(xué)研究。此外，上海瑞金醫(yī)院功能神經(jīng)外科中心主任孫伯民啟動(dòng)了一項(xiàng)名為“腦機(jī)接口治療難治性抑郁癥”的臨床研究，并在2023年在患者身上實(shí)施了手術(shù)。

時(shí)至2024年，在4月25日開(kāi)幕的2024中關(guān)村論壇年會(huì)上，由北京腦科學(xué)與類(lèi)腦研究所聯(lián)合北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司自主研發(fā)的“北腦二號(hào)”腦機(jī)接口重大成果正式亮相，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高性能侵入式腦機(jī)接口技術(shù)的空白。清華大學(xué)洪波教授帶領(lǐng)的腦機(jī)接口研究團(tuán)隊(duì)也在多例患者身上成功實(shí)施了手術(shù)，在經(jīng)過(guò)康復(fù)訓(xùn)練后，患者能夠用念控制光標(biāo)或手套外骨骼。

迎接“人機(jī)共生”的新時(shí)代

當(dāng)前，全球植入式腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展階段，吸引了大量科技公司、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)和政府部門(mén)的高度關(guān)注。基于植入式腦機(jī)接口形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，上游包括腦電采集電極、腦機(jī)接口芯片、外部嵌套等；中游包括腦電采集平臺(tái)、接口等產(chǎn)品提供商；下游則包括醫(yī)療、科研、教育、娛樂(lè)、智能家居等多樣化的應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)麥肯錫預(yù)測(cè)，腦機(jī)接口在醫(yī)療應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模有望在2030年達(dá)到400億美元，并于2040年達(dá)到1450億美元。其中以中樞神經(jīng)疾病治療為主的嚴(yán)肅醫(yī)療的潛在應(yīng)用規(guī)模2030年預(yù)計(jì)為150億美元，2040年為850億美元，而以情緒評(píng)估與干預(yù)為主的消費(fèi)醫(yī)療的潛在應(yīng)用規(guī)模2030年預(yù)計(jì)為250億美元，2040年為600億美元。

雖然植入式腦機(jī)接口的相關(guān)設(shè)備很可能在未來(lái)陸續(xù)商業(yè)化，但當(dāng)前的應(yīng)用場(chǎng)景還是主要集中在嚴(yán)肅醫(yī)療場(chǎng)景下。目前，具備整機(jī)研發(fā)實(shí)力且已有臨床驗(yàn)證的公司并不多，其中最為人所熟知的就是馬斯克的Neuralink公司。

Neuralink于2016年成立，其核心產(chǎn)品是一種叫作“TheLink”的小型設(shè)備，它有一個(gè)計(jì)算芯片和1024根微小的線，這些線上有傳感器，通過(guò)將線植入腦內(nèi)讀取并寫(xiě)入神經(jīng)元信號(hào)，并將神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為被計(jì)算機(jī)理解的數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線方式連接到電腦或手機(jī)，就可以以意念控制手機(jī)、電腦或其他設(shè)備。截至目前，馬斯克稱(chēng)其產(chǎn)品已成功植入3名患者體內(nèi)，雖然過(guò)程中也遇到一些困難，但運(yùn)行情況良好。在2025國(guó)際消費(fèi)電子展（CES2025）期間的一場(chǎng)特別專(zhuān)訪中，馬斯克談到了Neuralink最新的技術(shù)進(jìn)步，他計(jì)劃在今年內(nèi)再植入約20-30例腦機(jī)接口，下一個(gè)研究方向?qū)⒕劢挂曊先耸浚词故峭耆ルp眼或視神經(jīng)受損，甚至是先天失明的人，也可以通過(guò)直接與大腦視覺(jué)皮層連接來(lái)幫助他們重獲視覺(jué)。

聚焦國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，2025年全國(guó)兩會(huì)期間，全國(guó)人大代表、武漢衷華腦機(jī)融合科技發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)衷華腦機(jī)） 首席科學(xué)家、董事長(zhǎng)黃立，在節(jié)目中將一款65000通道的植入式腦機(jī)接口產(chǎn)品展示給觀眾及網(wǎng)友。“65000通道，這個(gè)指標(biāo)是國(guó)際上最高的，”根據(jù)黃立的介紹，衷華腦機(jī)的技術(shù)水平已經(jīng)遠(yuǎn)超馬斯克的Neuralink公司，這款微針陣列的通道數(shù)是Neuralink的20多倍，并且實(shí)現(xiàn)了雙向信息的讀取與寫(xiě)入，而Neuralink的技術(shù)則為單向。

在北美和歐洲早早開(kāi)始腦機(jī)接口的研發(fā)和市場(chǎng)占領(lǐng)的情況下，黃立團(tuán)隊(duì)如“破壁者”一般，用15年時(shí)間完成了從紅外芯片到腦機(jī)接口的跨界突圍，在植入式腦機(jī)接口的微針產(chǎn)品上占據(jù)了絕對(duì)的技術(shù)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。在65000通道的微針陣列研制成功后，他們沒(méi)有停下創(chuàng)新的腳步，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步豐富了產(chǎn)品的品類(lèi)，使之更實(shí)用化，并且與十多所著名神經(jīng)外科醫(yī)院達(dá)成戰(zhàn)略合作，建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，目前已擬定30多個(gè)科研項(xiàng)目，旨在將產(chǎn)品實(shí)踐于臨床應(yīng)用，創(chuàng)造出實(shí)實(shí)在在的醫(yī)療成果。

如果說(shuō)Neuralink公司更側(cè)重于整機(jī)產(chǎn)品的研制，那么衷華腦機(jī)則是專(zhuān)注于在植入式微針電極陣列的賽道深耕。而還有一家公司，突破了傳統(tǒng)開(kāi)顱的電極植入方式，提出了創(chuàng)新式的基于血管式植入電極，這是一種侵入性更小的植入方法，通過(guò)微創(chuàng)手術(shù)就能實(shí)現(xiàn)，這家公司就是神經(jīng)科技初創(chuàng)公司Synchron。

Synchron成立于2016年，其研發(fā)的產(chǎn)品在漸凍癥的治療上有顯著的成效。2024年，Synchron公布了兩項(xiàng)最新的進(jìn)展，他們已成功將其腦機(jī)接口系統(tǒng)與蘋(píng)果公司的 Vision Pro頭顯設(shè)備連接，并且成功將ChatGPT植入人類(lèi)大腦，這也是世界首創(chuàng)。借助AI，腦機(jī)接口的信息處理速度和效率將大大提升，與Vision Pro這樣的頭顯設(shè)備連接則進(jìn)一步擴(kuò)展了植入式腦機(jī)接口在消費(fèi)電子領(lǐng)域的商業(yè)化可能，有望與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等共同組成下一代元宇宙技術(shù)的起點(diǎn)。

此外，還有Precision Neuroscience、Braingate等多家全球知名企業(yè)，都已研制出自己各具特色的植入式腦機(jī)接口產(chǎn)品。縱觀市場(chǎng)，從上游、中游到下游，植入式腦機(jī)接口技術(shù)已經(jīng)逐漸走向成熟，并且具備極大的市場(chǎng)潛能。結(jié)合外骨骼、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、機(jī)器人等的具身智能設(shè)備的發(fā)展，通過(guò)人類(lèi)智能和數(shù)字智能之間建立一種更緊密的“人機(jī)共生”的關(guān)系已不再是科技幻想。

Neuralink 產(chǎn)品圖

科技倫理與人類(lèi)未來(lái)碰撞

植入式腦機(jī)接口作為新質(zhì)生產(chǎn)力和未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的代表技術(shù)，無(wú)論是國(guó)際還是國(guó)內(nèi)都非常重視和支持其發(fā)展。

國(guó)家層面，《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中提到 “在事關(guān)國(guó)家安全和發(fā)展全局的基礎(chǔ)核心領(lǐng)域，制定實(shí)施戰(zhàn)略性科學(xué)計(jì)劃和科學(xué)工程，瞄準(zhǔn)人腦科學(xué)等前沿領(lǐng)域，實(shí)施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國(guó)家重大科技項(xiàng)目”。 2021年10月，《“十四五”國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和運(yùn)用規(guī)劃》中明確“促進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)高質(zhì)量創(chuàng)造，健全高質(zhì)量創(chuàng)造支持政策，加強(qiáng)人工智能、量子信息、集成電路、基礎(chǔ)軟件、生命健康、腦科學(xué)、生物育種、空天科技、深地深海等領(lǐng)域自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造和儲(chǔ)備”。

地方層面，2025年一開(kāi)年，北京和上海相繼發(fā)布《加快北京市腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)方案（2025-2030年）》《上海市腦機(jī)接口未來(lái)產(chǎn)業(yè)培育行動(dòng)方案（2025-2030年）》，提出在2030年前，打造腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)發(fā)展集聚示范區(qū)，實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口創(chuàng)新產(chǎn)品在醫(yī)療、康養(yǎng)、工業(yè)、教育等領(lǐng)域的規(guī)模化商用等目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量腦控，腦機(jī)接口產(chǎn)品全面實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用，打造全球腦機(jī)接口產(chǎn)品創(chuàng)新高地，產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自主可控等目標(biāo)。可見(jiàn)對(duì)于腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)，尤其是植入式腦機(jī)接口而言，規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)、多場(chǎng)景的應(yīng)用是當(dāng)前的發(fā)展目標(biāo)。從漸凍癥、癱瘓、難治性癲癇等疾病的臨床應(yīng)用出發(fā)，到與具身智能配合的日常社交的場(chǎng)景裂變是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

“腦機(jī)接口安全嗎？”“黑客會(huì)通過(guò)腦機(jī)接口進(jìn)入大腦獲取個(gè)人隱私嗎？”……當(dāng)思考本身變成一種交互方式，流量入口從手機(jī)屏幕轉(zhuǎn)向人類(lèi)大腦，普通用戶們發(fā)出了許多質(zhì)疑的聲音。的確，人工智能技術(shù)發(fā)展這么多年才有了ChatGPT，但是對(duì)于其倫理的擔(dān)憂，早就開(kāi)始了，腦機(jī)接口也是如此。清華大學(xué)信息國(guó)家研究中心助理研究員顧心怡表示，目前，腦機(jī)接口的倫理問(wèn)題首先還是在安全性上，比如設(shè)備接入過(guò)程中對(duì)人的安全性和在數(shù)據(jù)交換過(guò)程中隱私的安全性等。除了安全性，在未來(lái)發(fā)展到應(yīng)用階段，腦機(jī)接口的倫理問(wèn)題還會(huì)涉及一些腦控、精神自由，甚至公平性的問(wèn)題。由于社會(huì)飛速發(fā)展，在倫理和法律上關(guān)于虛擬世界的約束也處于起步的階段，隨著腦機(jī)接口逐漸產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化，法律和道德約束顯得尤為迫切。

在腦機(jī)接口飛速發(fā)展的今天，眾多企業(yè)已經(jīng)爭(zhēng)相入局，通過(guò)布局醫(yī)療、社交等領(lǐng)域搶占流量入口。但對(duì)于許多用戶而言，腦機(jī)接口仍然是陌生的。行業(yè)要真正良性健康地發(fā)展，還是要在性能、安全、隱私之間找到平衡，任重道遠(yuǎn)，未來(lái)可期。

（文章來(lái)源：《創(chuàng)意世界》2025年5月號(hào)）

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編校：范曉華，審讀：郭麗

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