人類大腦，科學(xué)研究的最大奧秘之一。腦機(jī)接口，作為人腦對(duì)外的“通信通道”，借此可用“意念”與外界交流互動(dòng)。
工業(yè)和信息化部等七部門日前聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見》（以下簡(jiǎn)稱《意見》），明確提出未來五年腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“路線圖”，以進(jìn)一步推動(dòng)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，高水平賦能新型工業(yè)化。
清華大學(xué)長(zhǎng)聘教授高小榕在接受中國(guó)工業(yè)報(bào)采訪時(shí)說：“《意見》的出臺(tái)，反映出我國(guó)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)已具備良好發(fā)展基礎(chǔ)，腦機(jī)接口技術(shù)與產(chǎn)業(yè)將迎來新的發(fā)展高潮。在人工智能熱度居高不下的當(dāng)下，腦機(jī)接口能提升AI對(duì)人類意圖的‘深層理解’，從‘工具智能’向‘協(xié)同智能’轉(zhuǎn)變。”
“在前期階段，我們以所在省份代表的身份參與了相關(guān)研討工作。”西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院醫(yī)工交叉研究所所長(zhǎng)徐光華在接受中國(guó)工業(yè)報(bào)采訪時(shí)說，“《意見》注重體系化整合，以促使各類要素匯聚成具備卓越競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)集群。在國(guó)家政策的引領(lǐng)下，輔以各省間的協(xié)同合作，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)有望實(shí)現(xiàn)快速突破。”
技術(shù)路徑雙線并行
腦機(jī)接口是連接大腦與外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息交互的新型技術(shù)，廣泛應(yīng)用于疾病預(yù)警、診斷、治療和功能增強(qiáng)等醫(yī)療領(lǐng)域，及消費(fèi)、工業(yè)等非醫(yī)療領(lǐng)域。近年來，腦機(jī)接口技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、神經(jīng)康復(fù)和智能機(jī)器人等領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，并引起了廣泛關(guān)注。
從目前的技術(shù)路徑看，侵入式與非侵入式是腦機(jī)接口兩種主要的技術(shù)路徑。
高小榕看來，侵入式與非侵入式的核心差異在于個(gè)體對(duì)其的接納程度。“就如我們化妝，常規(guī)的描眉畫眼就屬于無創(chuàng)操作，但在某些情形下，還需要借助外科手術(shù)進(jìn)行一些面部處理。”然而，侵入式方案存在長(zhǎng)期穩(wěn)定性不足的問題。
徐光華也認(rèn)為，非侵入式技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)在于其無損特性，特別是在解碼環(huán)節(jié)表現(xiàn)尤為突出。即便該技術(shù)可實(shí)施干預(yù)手段，如精準(zhǔn)磁場(chǎng)、精準(zhǔn)電流或精準(zhǔn)超聲波等，但在一定程度上也可保障人體免受損傷，不會(huì)對(duì)大腦造成特定損害。而侵入操作本身，會(huì)對(duì)生物體的大腦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生創(chuàng)傷性影響。
“伴隨植入技術(shù)的演進(jìn)，相較于非植入方式，前者能夠獲取更豐富的信號(hào)信息、更強(qiáng)的感知能力以及更高的精細(xì)度。然而，該技術(shù)面臨的核心挑戰(zhàn)是損傷問題，當(dāng)前研究重點(diǎn)聚焦于解決損傷包裹效應(yīng)后，如何規(guī)避疤痕組織的形成。另一大難題則涉及倫理層面，即在無明確醫(yī)學(xué)指征的情況下，健康個(gè)體通常不愿接受將感知或刺激裝置植入大腦的手術(shù)。”徐光華進(jìn)一步解釋，大腦作為高度開放的系統(tǒng)，未來可能存在計(jì)算機(jī)后門風(fēng)險(xiǎn)，這引發(fā)了人們對(duì)意念可控性的擔(dān)憂。
徐光華介紹，實(shí)驗(yàn)表明，外部刺激可能與主體自主意識(shí)產(chǎn)生沖突。例如，在大鼠迷宮實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)動(dòng)物表現(xiàn)出向右轉(zhuǎn)向的意圖時(shí)，刺激裝置卻強(qiáng)制其向左移動(dòng)。鑒于人類認(rèn)知系統(tǒng)的復(fù)雜性，此類現(xiàn)象在未來的應(yīng)用中需謹(jǐn)慎考量。
“盡管無損設(shè)備不存在上述問題，但其在精細(xì)信號(hào)表達(dá)方面存在局限性。這兩種技術(shù)路徑具有互補(bǔ)性，應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景擇優(yōu)選用。”徐光華表示，隨著傳感器及腦電解碼儀器的快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)雖有顯著進(jìn)步，但在實(shí)際應(yīng)用中非侵入式技術(shù)仍無法完全取代侵入式技術(shù)，且未來也難以實(shí)現(xiàn)全面替代。
加快技術(shù)應(yīng)用突破
電極、芯片、算法是腦機(jī)接口的三大板塊。此次《意見》強(qiáng)調(diào)，突破關(guān)鍵腦機(jī)芯片。發(fā)展高通道、高速率腦信號(hào)采集芯片，強(qiáng)化模數(shù)轉(zhuǎn)換、通道管理和噪聲抑制，增強(qiáng)腦信號(hào)采集放大能力。
徐光華透露，我國(guó)在一些核心算法方面有較好的積累，如很多企業(yè)開發(fā)了腦電儀器設(shè)備等，但最核心的芯片還需繼續(xù)突破。
“腦機(jī)接口最終的目標(biāo)是人機(jī)共融，通過大腦直接發(fā)出信號(hào)來控制外部的機(jī)器。”術(shù)理創(chuàng)新集團(tuán)副總裁靳輝在接受中國(guó)工業(yè)報(bào)采訪時(shí)說，“當(dāng)前腦機(jī)接口的諸多芯片仍依賴國(guó)外進(jìn)口。”
此外，在腦電信號(hào)采集領(lǐng)域，為獲取更為豐富的信號(hào)內(nèi)容，常規(guī)做法是在全腦范圍布置傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，但穿戴腦電信號(hào)采集裝備對(duì)日常出行生活會(huì)造成一定的不便性。
對(duì)此，《意見》指出，推動(dòng)非植入設(shè)備量產(chǎn)迭代。創(chuàng)新額貼式、耳貼式、入耳式、發(fā)夾式等產(chǎn)品形態(tài)，推動(dòng)非植入產(chǎn)品向輕量化、高速率、低功耗發(fā)展。
作為研發(fā)非侵入設(shè)備的企業(yè)，靳輝說：“目前，我們正探索未來的研發(fā)方向，例如設(shè)計(jì)一款內(nèi)置傳感器的帽子。此類產(chǎn)品既能確保采集到充足的腦電信號(hào)，又兼具輕量化與美觀的特性，使佩戴者在公共場(chǎng)合無需承受過大心理壓力。”
《意見》還指出，要推動(dòng)技術(shù)成果應(yīng)用，如挖掘工業(yè)制造應(yīng)用。引導(dǎo)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)維管理等工業(yè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)用，構(gòu)建生命機(jī)械一體化的工業(yè)元宇宙，創(chuàng)新依托腦機(jī)接口的工業(yè)裝備和機(jī)器人控制方案。
工業(yè)和信息化部信息通信經(jīng)濟(jì)專家委員會(huì)委員盤和林在接受中國(guó)工業(yè)報(bào)采訪時(shí)認(rèn)為：“一方面，腦機(jī)接口一旦成熟，工業(yè)制造中相關(guān)配套的制造將是一塊很大的需求，這對(duì)工業(yè)制造的精準(zhǔn)度提出更高要求。另一方面，部分殘障人士通過腦機(jī)接口，能夠進(jìn)入制造業(yè)工作。”
科技部國(guó)家科技專家周迪則在接受中國(guó)工業(yè)報(bào)采訪時(shí)認(rèn)為，腦機(jī)接口可在工業(yè)制造中實(shí)現(xiàn)更高效的人機(jī)交互，工人通過腦信號(hào)即可控制工業(yè)裝備和機(jī)器人，提高操作精準(zhǔn)度和效率。還能用于建設(shè)工業(yè)安全管理平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工人腦狀態(tài)，預(yù)警缺氧、中毒等危險(xiǎn)情況，保障人員安全。此外，可構(gòu)建生命機(jī)械一體化的工業(yè)元宇宙，創(chuàng)新設(shè)計(jì)和生產(chǎn)模式，為工業(yè)制造帶來新的發(fā)展思路和場(chǎng)景。
千億市場(chǎng)迎多重機(jī)遇
周迪說：“我國(guó)腦機(jī)接口市場(chǎng)前景廣闊，2024年市場(chǎng)規(guī)模為32億元，預(yù)計(jì)到2028年將突破60億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為17.7%，且在醫(yī)療、消費(fèi)等領(lǐng)域應(yīng)用拓展將持續(xù)提升市場(chǎng)需求。”
周迪表示，從腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)努力方向來看，短期內(nèi)要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破，建立技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)體系，提升產(chǎn)品性能，推動(dòng)產(chǎn)品在各領(lǐng)域應(yīng)用。長(zhǎng)期要培育領(lǐng)軍企業(yè)和專精特新中小企業(yè)，構(gòu)建具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，使產(chǎn)業(yè)綜合實(shí)力邁入世界前列。同時(shí)，要持續(xù)加強(qiáng)人才培養(yǎng)，重視倫理和安全問題，參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，提升國(guó)際話語權(quán)。
常信科技CEO葛林波在接受中國(guó)工業(yè)報(bào)采訪時(shí)表示，《意見》催生多重機(jī)遇，核心價(jià)值集中于市場(chǎng)空間清晰可見、資本向核心環(huán)節(jié)集聚、投資策略呈分層特征三大維度。
葛林波表示，在2027年的腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)規(guī)模目標(biāo)下，醫(yī)療剛需成短期最確定現(xiàn)金流，2025-2027年復(fù)合增速超20%。中長(zhǎng)期看，腦控家電、情緒檢測(cè)設(shè)備與工業(yè)場(chǎng)景特殊環(huán)境作業(yè)、元宇宙協(xié)作等領(lǐng)域，或打開千億級(jí)市場(chǎng)。
前金融從業(yè)者，現(xiàn)深圳東風(fēng)環(huán)境有限公司副總裁胡雙則表示，在資本市場(chǎng)方面，要?jiǎng)?chuàng)設(shè)腦機(jī)接口專項(xiàng)產(chǎn)業(yè)基金，加速腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化進(jìn)程。
“今年以來，我國(guó)關(guān)于腦機(jī)接口的相關(guān)政策密集出臺(tái)，中央、地方相繼推出配套措施，構(gòu)建起政策矩陣，旨在通過密集的政策支持搶占人機(jī)交互技術(shù)制高點(diǎn)，塑造全球競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。”蘇商銀行特約研究員高政揚(yáng)認(rèn)為，綜合來看，腦機(jī)接口政策的加速落地有望推動(dòng)技術(shù)快速突破，構(gòu)建我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，加速商業(yè)化應(yīng)用拓展，助力我國(guó)占據(jù)全球戰(zhàn)略高地。
