在人類文明的黎明時(shí)分，我們的祖先用粗糙的雙手敲擊石塊，迸發(fā)出第一簇智慧的火花。
今天，踏入數(shù)字時(shí)代的大門，人類正用思維操控機(jī)器，開啟一場(chǎng)前所未有的認(rèn)知革命。
2025年的春天，萬物積蓄力量，等待綻放，新華網(wǎng)科技頻道探訪了天津大學(xué)腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室。意念操控機(jī)械手指，將水杯緩緩送到嘴邊；意念打字、操控機(jī)械手指寫毛筆字，甚至駕駛無人機(jī)、無人車……這些不再是科幻電影的橋段，而是這里真實(shí)發(fā)生的日常。
腦機(jī)接口的革命性技術(shù)建立了連接大腦與外部設(shè)備的“神經(jīng)高速公路”，正悄然改寫人類文明的進(jìn)程。天津大學(xué)副校長(zhǎng)、腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任明東在接受新華網(wǎng)科技頻道專訪時(shí)表示，對(duì)于腦機(jī)接口技術(shù)而言，2025年是至關(guān)重要的一年。今年，該技術(shù)有望在很多醫(yī)療領(lǐng)域中為患者帶來切實(shí)幫助。而人工智能與腦機(jī)接口的發(fā)展是雙向賦能的過程，AI技術(shù)一定會(huì)加速腦機(jī)接口的發(fā)展，而腦機(jī)接口也會(huì)反向給予 AI 發(fā)展更多助力。
從“破墻而入”到“隔墻有耳”
據(jù)明東介紹，天津大學(xué)腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室主要聚焦腦機(jī)接口新一代的、高性能的、未來的創(chuàng)新技術(shù)及落地應(yīng)用。其中，尤其聚焦于無創(chuàng)腦機(jī)接口，擁有無創(chuàng)腦機(jī)交互關(guān)鍵核心技術(shù)，目前已形成從高性能的器件、芯片、算法、平臺(tái)，到系統(tǒng)集成和關(guān)鍵的底座與應(yīng)用于一體的全鏈條布局。
2023年5月，在第七屆世界智能大會(huì)上，腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超大指令集高速率非侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)。2025年2月，實(shí)驗(yàn)室與清華大學(xué)集成電路學(xué)院合作，開發(fā)了基于憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件的新型無創(chuàng)演進(jìn)腦機(jī)接口系統(tǒng)。
對(duì)于侵入式和非侵入式兩類腦機(jī)接口技術(shù)，明東進(jìn)行了詳細(xì)講解。侵入式腦機(jī)接口通過有創(chuàng)的方式將功能器件放置于人體內(nèi)，無論是頭皮下，還是顱骨下，也包括血管內(nèi)，都需要產(chǎn)生某種創(chuàng)口置入人體內(nèi)來監(jiān)測(cè)人腦的各種信號(hào)。
明東說，“這是一種兵臨城下、破墻而入的監(jiān)測(cè)方式，好處在于得到的信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)秀，不利之處則是生物相容性和安全性都存在一定的挑戰(zhàn)。一個(gè)功能器件植入人腦后，隨著時(shí)間的推移，是否能夠穩(wěn)定監(jiān)測(cè)到信號(hào)？是否能長(zhǎng)時(shí)間工作并且不對(duì)人體造成額外傷害？大腦在不斷地排異，這些生物組織是否會(huì)對(duì)功能器件的性能有所影響？”
更為關(guān)鍵是，大腦約有860億個(gè)神經(jīng)元，通過超過100萬億個(gè)突觸連接，對(duì)于這樣無時(shí)無刻不在活動(dòng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，迫切需要全腦性監(jiān)測(cè)。然而實(shí)際上，侵入式腦機(jī)接口技術(shù)要做到全腦性監(jiān)測(cè)難度非常大。
與之相對(duì)的，是非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是無創(chuàng)、安全和更高的相容性，缺點(diǎn)也顯而易見，這是一種“隔墻有耳”的檢測(cè)方式，通過聲、光、電等各種途徑監(jiān)測(cè)大腦發(fā)出的極微弱的信號(hào)，對(duì)工程的感知處理能力的要求非常高，需要通過更好的技術(shù)手段、更先進(jìn)的感知技術(shù)和更優(yōu)的解碼技術(shù)，抽絲剝繭地將微弱的信號(hào)解析出來。
“二者適合于不同場(chǎng)景，從適用人群來說，顯然非侵入式的無創(chuàng)方式適用于更廣泛的人群。”明東說。
他表示，目前從全球范圍看，我國(guó)的腦機(jī)接口技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用整體上處于第一方陣。不過，腦機(jī)接口的研究領(lǐng)域非常廣泛，包含不同賽道，很難脫離具體賽道和細(xì)分領(lǐng)域來評(píng)判技術(shù)優(yōu)劣與領(lǐng)先程度，對(duì)于非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)而言，我國(guó)基本上保持著與國(guó)際最先進(jìn)水平同步的水準(zhǔn)；而對(duì)于侵入式腦機(jī)接口技術(shù)，我們目前在一些關(guān)鍵器件上還有差距，但差距在快速縮小，我國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)在持續(xù)發(fā)力，在新的科研范式和創(chuàng)新研究領(lǐng)域競(jìng)相布局。
從人工智能到人機(jī)智能
腦機(jī)接口一度承載了人們對(duì)賽博格的絕大部分想象。然而近年來，人工智能技術(shù)超乎預(yù)期地更加迅猛而來。
在明東看來，當(dāng)下進(jìn)入的并非單一的人工智能時(shí)代，而是一個(gè)人機(jī)智能的時(shí)代，即人和機(jī)器共存共榮的時(shí)代。
“人工智能不是孤立的，而是和人腦智能協(xié)同演進(jìn)的。人工智能和人腦智能，或者說機(jī)器智能和生物智能之間，是互相啟發(fā)又互相作用，共同演進(jìn)，共同推動(dòng)著未來發(fā)展。”明東說。
具體而言，腦機(jī)接口是充分發(fā)揮人腦智能的形態(tài)，某種程度上是人腦智能的拓展。一方面，目前人工智能的諸多算法已經(jīng)應(yīng)用到腦機(jī)接口的編解碼算法中，大幅提升了腦機(jī)接口的性能。另一方面，腦機(jī)接口能夠解析到更多的大腦運(yùn)作機(jī)制，這些也可以反饋到人工智能中。
事實(shí)上，人工智能的發(fā)展，與人類對(duì)大腦的研究和認(rèn)知密不可分，人工智能背后的很多原理、機(jī)制，都是隨著人們對(duì)大腦工機(jī)制的研究而不斷被揭示的。因此，腦機(jī)接口和人工智能，二者之間是互相促進(jìn)的關(guān)系。
對(duì)于人工智能與腦機(jī)接口技術(shù)的融合研究，腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)做出了自己的嘗試與探索。
據(jù)明東介紹，人工智能技術(shù)已經(jīng)在腦機(jī)接口研究團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮作用，無論是研究大腦與機(jī)器交互過程中的規(guī)律，還是腦機(jī)接口的具體應(yīng)用，人工智能算法都已經(jīng)開始進(jìn)入到方方面面。
與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室也在布局一些未來研究方向，比如“片上腦機(jī)接口”，顧名思義上，就是在電極芯片上培養(yǎng)出來的“類腦組織”，這是腦機(jī)接口領(lǐng)域的重要新興分支。
“利用人源干細(xì)胞在體外培養(yǎng)出人工大腦，人工眼球等器官，通過片上腦機(jī)接口的方法，利用生物技術(shù)和信息技術(shù)，融合人工智能算法，幫助生物組織更好地與外界機(jī)器進(jìn)行聯(lián)合工作，這就是生物智能的體現(xiàn)。”明東說。
今年2月，腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室與清華大學(xué)集成電路學(xué)院合作的雙環(huán)路腦接口研究取得新成果，利用機(jī)學(xué)習(xí)腦和腦學(xué)習(xí)機(jī)這兩個(gè)雙環(huán)路，提升腦機(jī)智能協(xié)同演進(jìn)的效果，使腦機(jī)接口的系統(tǒng)性能隨著時(shí)間的推移不僅沒有衰減，而且得到部分提升，這個(gè)過程是人工智能和人腦智能協(xié)作的典型體現(xiàn)。
除了新奇感，更要看療效
近日，國(guó)家醫(yī)保局印發(fā)了《神經(jīng)系統(tǒng)類醫(yī)療服務(wù)價(jià)格項(xiàng)目立項(xiàng)指南（試行）》，為腦機(jī)接口新技術(shù)前瞻性單獨(dú)立項(xiàng)。
“這件事情對(duì)推動(dòng)未來腦機(jī)接口發(fā)展，特別是產(chǎn)業(yè)化的壯大具有至關(guān)重要的意義。”明東說。“這項(xiàng)政策的落地，推開了未來腦機(jī)接口進(jìn)入產(chǎn)業(yè)的一扇重要的大門，就是臨床醫(yī)療。腦機(jī)接口要進(jìn)入臨床，就離不開醫(yī)保的支持，前瞻性單獨(dú)立項(xiàng)是對(duì)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重大利好。”
明東認(rèn)為，腦機(jī)接口技術(shù)已經(jīng)打開很多未來科室的大門，比如腦機(jī)接口和康復(fù)醫(yī)療的聯(lián)系最為緊密，特別是對(duì)一些運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者，無論是侵入式還是非侵入式，通過腦機(jī)接口的幫助，能讓他們恢復(fù)部分運(yùn)動(dòng)能力，甚至讓重建運(yùn)動(dòng)功能成為可能。
在精神醫(yī)學(xué)方向，腦機(jī)接口在抑郁癥的診斷和治療領(lǐng)域已展現(xiàn)巨大潛力，無創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)可以準(zhǔn)確篩查抑郁癥患者的一些病況，并通過靶點(diǎn)反向干預(yù)和治療。
在視覺和聽覺領(lǐng)域，例如青光眼的早診，人工耳蝸的升級(jí)，都能在腦機(jī)接口技術(shù)的賦能下產(chǎn)生更好的新產(chǎn)果。
在重癥醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，腦機(jī)接口也已進(jìn)入手術(shù)室和ICU中，比如通過重癥腦機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)腦積水快速診斷和無創(chuàng)顱內(nèi)壓精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。
……
近日，由天津大學(xué)腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室與天津市環(huán)湖醫(yī)院合作的全國(guó)首個(gè)腦機(jī)接口綜合臨床實(shí)驗(yàn)病區(qū)，已在天津市環(huán)湖醫(yī)院天塔院區(qū)啟動(dòng)建設(shè)。未來，該病區(qū)將體系化布局各類神經(jīng)重癥的腦機(jī)接口臨床綜合解決方案，涵蓋腦卒中、腦癱、帕金森、癲癇、腦積水、顱腦創(chuàng)傷、視聽障礙等重大疾病，為患者提供包括疾病篩查、精準(zhǔn)治療、智能康復(fù)在內(nèi)的全鏈條醫(yī)療服務(wù)。
明東預(yù)計(jì)，對(duì)腦機(jī)接口而言，2025年將是至關(guān)重要的一年。今年，腦機(jī)接口技術(shù)就有可能在很多醫(yī)療領(lǐng)域中，為患者帶來實(shí)實(shí)在在的幫助。特別是在一些篩查、干預(yù)和輔助性系統(tǒng)中，腦機(jī)接口技術(shù)將會(huì)率先進(jìn)入臨床中。在運(yùn)動(dòng)康復(fù)、精神醫(yī)學(xué)、重癥醫(yī)學(xué)、視覺、聽覺等領(lǐng)域，相信很快都會(huì)有關(guān)鍵技術(shù)的突破和落地應(yīng)用。
明東同時(shí)指出，由于腦機(jī)接口是一項(xiàng)全新的、甚至帶有科幻色彩的技術(shù)，很多人愿意去體驗(yàn)，但是從醫(yī)療的角度來說，光有新奇的體驗(yàn)感是不夠的，現(xiàn)在需要做的是讓腦機(jī)接口技術(shù)能形成對(duì)比性優(yōu)勢(shì)，即與此前的傳統(tǒng)治療手段相比，讓患者實(shí)際實(shí)實(shí)在在地受益，而絕非僅有新奇的體驗(yàn)感。
“我們希望它帶來真真切切的臨床上的收益，這是腦機(jī)接口技術(shù)能否在醫(yī)療賽道上走得長(zhǎng)遠(yuǎn)的關(guān)鍵。”明東說，“未來，這項(xiàng)技術(shù)一定會(huì)在很多醫(yī)療領(lǐng)域起到重要作用，這些作用是我們之前的裝備、藥物和技術(shù)可能都無法實(shí)現(xiàn)的，這是科技向善的真正體現(xiàn)。”
政策是土壤，技術(shù)是種子
去年以來，全國(guó)各地出臺(tái)了一系列政策支持腦機(jī)接口發(fā)展，這項(xiàng)頗具顛覆性和暢想力的未來技術(shù)，無疑正迎來政策紅利期。
對(duì)此，明東保持著科研人員應(yīng)有的冷靜。他認(rèn)為，腦機(jī)接口作為未來產(chǎn)業(yè)，離不開政策支持。但對(duì)于技術(shù)研發(fā)而言，政策只是一方面，關(guān)鍵是供給側(cè)的成熟，技術(shù)成熟后，政策才能發(fā)揮作用。“政策對(duì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展來說更像是土壤，而技術(shù)本身是種子，種子如果不行的話，環(huán)境再好可能也無法長(zhǎng)成參天大樹，所以關(guān)鍵還是是否有好種子，希望大家更關(guān)注到腦機(jī)接口技術(shù)本身。”
明東也不乏隱憂地指出，政策利好一旦出現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)資本競(jìng)相進(jìn)入這一領(lǐng)域力爭(zhēng)有所發(fā)展，但實(shí)際上有些工作并不是真正的腦機(jī)接口，這會(huì)導(dǎo)致過度消費(fèi)社會(huì)和民眾對(duì)腦機(jī)接口的信心，使產(chǎn)業(yè)存在泡沫化的風(fēng)險(xiǎn)。
在明東看來，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵在于是否有好的技術(shù)，且能否找到適合技術(shù)落地的場(chǎng)景，“當(dāng)下真正優(yōu)秀的腦機(jī)接口企業(yè)還非常稀缺，大多都還在成長(zhǎng)期，這是一個(gè)全新的賽道，需要小心翼翼維護(hù)社會(huì)各界對(duì)這一領(lǐng)域的信心。有了好的技術(shù)和場(chǎng)景，疊加好的政策，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的前景可期。讓我們一起期待，今年腦機(jī)接口技術(shù)落地應(yīng)用的重要場(chǎng)景不斷涌現(xiàn)，引領(lǐng)未來幾年腦機(jī)接口進(jìn)入規(guī)模級(jí)的井噴期。”他說。
未來的腦機(jī)接口究竟是什么樣子？明東坦承，“其實(shí)我們也不知道，但可以確定的是，現(xiàn)階段可能只是腦機(jī)接口的過渡態(tài)，終極的腦機(jī)接口形態(tài)尚未出現(xiàn)。”
他希望，這項(xiàng)技術(shù)能從現(xiàn)在的有創(chuàng)，到完全無創(chuàng)，再?gòu)臒o創(chuàng)到無感。“也許無感腦接口的實(shí)現(xiàn)，會(huì)成為腦機(jī)接口普及應(yīng)用的前提，我們可以暢想的場(chǎng)景是，人們?cè)趲缀鯖]有感覺的前提下，進(jìn)行自然的人機(jī)交互，我們稱之為未來自然的腦機(jī)交互，到那時(shí)，腦機(jī)接口就會(huì)被更普遍的人群接受，真正造福大眾。”
而在此過程中，AI技術(shù)與腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)雙向賦能。“AI一定會(huì)加速腦機(jī)接口的發(fā)展，腦機(jī)接口也會(huì)反向給予AI發(fā)展更多的助力。人工智能只是智能科技的一種形態(tài)，人腦智能并不會(huì)在AI的沖擊下變得毫無意義，人和機(jī)器如何和諧共存是非常重要、甚至永恒的命題，人機(jī)混合智能形態(tài)將是未來人類社會(huì)發(fā)展的重要形態(tài)。”明東說。
在人類文明的黎明時(shí)分，我們的祖先用粗糙的雙手敲擊石塊，迸發(fā)出第一簇智慧的火花。
今天，踏入數(shù)字時(shí)代的大門，人類正用思維操控機(jī)器，開啟一場(chǎng)前所未有的認(rèn)知革命。
2025年的春天，萬物積蓄力量，等待綻放，新華網(wǎng)科技頻道探訪了天津大學(xué)腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室。意念操控機(jī)械手指，將水杯緩緩送到嘴邊；意念打字、操控機(jī)械手指寫毛筆字，甚至駕駛無人機(jī)、無人車……這些不再是科幻電影的橋段，而是這里真實(shí)發(fā)生的日常。
腦機(jī)接口的革命性技術(shù)建立了連接大腦與外部設(shè)備的“神經(jīng)高速公路”，正悄然改寫人類文明的進(jìn)程。天津大學(xué)副校長(zhǎng)、腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任明東在接受新華網(wǎng)科技頻道專訪時(shí)表示，對(duì)于腦機(jī)接口技術(shù)而言，2025年是至關(guān)重要的一年。今年，該技術(shù)有望在很多醫(yī)療領(lǐng)域中為患者帶來切實(shí)幫助。而人工智能與腦機(jī)接口的發(fā)展是雙向賦能的過程，AI技術(shù)一定會(huì)加速腦機(jī)接口的發(fā)展，而腦機(jī)接口也會(huì)反向給予 AI 發(fā)展更多助力。
從“破墻而入”到“隔墻有耳”
據(jù)明東介紹，天津大學(xué)腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室主要聚焦腦機(jī)接口新一代的、高性能的、未來的創(chuàng)新技術(shù)及落地應(yīng)用。其中，尤其聚焦于無創(chuàng)腦機(jī)接口，擁有無創(chuàng)腦機(jī)交互關(guān)鍵核心技術(shù)，目前已形成從高性能的器件、芯片、算法、平臺(tái)，到系統(tǒng)集成和關(guān)鍵的底座與應(yīng)用于一體的全鏈條布局。
2023年5月，在第七屆世界智能大會(huì)上，腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超大指令集高速率非侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)。2025年2月，實(shí)驗(yàn)室與清華大學(xué)集成電路學(xué)院合作，開發(fā)了基于憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件的新型無創(chuàng)演進(jìn)腦機(jī)接口系統(tǒng)。
對(duì)于侵入式和非侵入式兩類腦機(jī)接口技術(shù)，明東進(jìn)行了詳細(xì)講解。侵入式腦機(jī)接口通過有創(chuàng)的方式將功能器件放置于人體內(nèi)，無論是頭皮下，還是顱骨下，也包括血管內(nèi)，都需要產(chǎn)生某種創(chuàng)口置入人體內(nèi)來監(jiān)測(cè)人腦的各種信號(hào)。
明東說，“這是一種兵臨城下、破墻而入的監(jiān)測(cè)方式，好處在于得到的信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)秀，不利之處則是生物相容性和安全性都存在一定的挑戰(zhàn)。一個(gè)功能器件植入人腦后，隨著時(shí)間的推移，是否能夠穩(wěn)定監(jiān)測(cè)到信號(hào)？是否能長(zhǎng)時(shí)間工作并且不對(duì)人體造成額外傷害？大腦在不斷地排異，這些生物組織是否會(huì)對(duì)功能器件的性能有所影響？”
更為關(guān)鍵是，大腦約有860億個(gè)神經(jīng)元，通過超過100萬億個(gè)突觸連接，對(duì)于這樣無時(shí)無刻不在活動(dòng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，迫切需要全腦性監(jiān)測(cè)。然而實(shí)際上，侵入式腦機(jī)接口技術(shù)要做到全腦性監(jiān)測(cè)難度非常大。
與之相對(duì)的，是非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是無創(chuàng)、安全和更高的相容性，缺點(diǎn)也顯而易見，這是一種“隔墻有耳”的檢測(cè)方式，通過聲、光、電等各種途徑監(jiān)測(cè)大腦發(fā)出的極微弱的信號(hào)，對(duì)工程的感知處理能力的要求非常高，需要通過更好的技術(shù)手段、更先進(jìn)的感知技術(shù)和更優(yōu)的解碼技術(shù)，抽絲剝繭地將微弱的信號(hào)解析出來。
“二者適合于不同場(chǎng)景，從適用人群來說，顯然非侵入式的無創(chuàng)方式適用于更廣泛的人群。”明東說。
他表示，目前從全球范圍看，我國(guó)的腦機(jī)接口技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用整體上處于第一方陣。不過，腦機(jī)接口的研究領(lǐng)域非常廣泛，包含不同賽道，很難脫離具體賽道和細(xì)分領(lǐng)域來評(píng)判技術(shù)優(yōu)劣與領(lǐng)先程度，對(duì)于非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)而言，我國(guó)基本上保持著與國(guó)際最先進(jìn)水平同步的水準(zhǔn)；而對(duì)于侵入式腦機(jī)接口技術(shù)，我們目前在一些關(guān)鍵器件上還有差距，但差距在快速縮小，我國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)在持續(xù)發(fā)力，在新的科研范式和創(chuàng)新研究領(lǐng)域競(jìng)相布局。
從人工智能到人機(jī)智能
腦機(jī)接口一度承載了人們對(duì)賽博格的絕大部分想象。然而近年來，人工智能技術(shù)超乎預(yù)期地更加迅猛而來。
在明東看來，當(dāng)下進(jìn)入的并非單一的人工智能時(shí)代，而是一個(gè)人機(jī)智能的時(shí)代，即人和機(jī)器共存共榮的時(shí)代。
“人工智能不是孤立的，而是和人腦智能協(xié)同演進(jìn)的。人工智能和人腦智能，或者說機(jī)器智能和生物智能之間，是互相啟發(fā)又互相作用，共同演進(jìn)，共同推動(dòng)著未來發(fā)展。”明東說。
具體而言，腦機(jī)接口是充分發(fā)揮人腦智能的形態(tài)，某種程度上是人腦智能的拓展。一方面，目前人工智能的諸多算法已經(jīng)應(yīng)用到腦機(jī)接口的編解碼算法中，大幅提升了腦機(jī)接口的性能。另一方面，腦機(jī)接口能夠解析到更多的大腦運(yùn)作機(jī)制，這些也可以反饋到人工智能中。
事實(shí)上，人工智能的發(fā)展，與人類對(duì)大腦的研究和認(rèn)知密不可分，人工智能背后的很多原理、機(jī)制，都是隨著人們對(duì)大腦工機(jī)制的研究而不斷被揭示的。因此，腦機(jī)接口和人工智能，二者之間是互相促進(jìn)的關(guān)系。
對(duì)于人工智能與腦機(jī)接口技術(shù)的融合研究，腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)做出了自己的嘗試與探索。
據(jù)明東介紹，人工智能技術(shù)已經(jīng)在腦機(jī)接口研究團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮作用，無論是研究大腦與機(jī)器交互過程中的規(guī)律，還是腦機(jī)接口的具體應(yīng)用，人工智能算法都已經(jīng)開始進(jìn)入到方方面面。
與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室也在布局一些未來研究方向，比如“片上腦機(jī)接口”，顧名思義上，就是在電極芯片上培養(yǎng)出來的“類腦組織”，這是腦機(jī)接口領(lǐng)域的重要新興分支。
“利用人源干細(xì)胞在體外培養(yǎng)出人工大腦，人工眼球等器官，通過片上腦機(jī)接口的方法，利用生物技術(shù)和信息技術(shù)，融合人工智能算法，幫助生物組織更好地與外界機(jī)器進(jìn)行聯(lián)合工作，這就是生物智能的體現(xiàn)。”明東說。
今年2月，腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室與清華大學(xué)集成電路學(xué)院合作的雙環(huán)路腦接口研究取得新成果，利用機(jī)學(xué)習(xí)腦和腦學(xué)習(xí)機(jī)這兩個(gè)雙環(huán)路，提升腦機(jī)智能協(xié)同演進(jìn)的效果，使腦機(jī)接口的系統(tǒng)性能隨著時(shí)間的推移不僅沒有衰減，而且得到部分提升，這個(gè)過程是人工智能和人腦智能協(xié)作的典型體現(xiàn)。
除了新奇感，更要看療效
近日，國(guó)家醫(yī)保局印發(fā)了《神經(jīng)系統(tǒng)類醫(yī)療服務(wù)價(jià)格項(xiàng)目立項(xiàng)指南（試行）》，為腦機(jī)接口新技術(shù)前瞻性單獨(dú)立項(xiàng)。
“這件事情對(duì)推動(dòng)未來腦機(jī)接口發(fā)展，特別是產(chǎn)業(yè)化的壯大具有至關(guān)重要的意義。”明東說。“這項(xiàng)政策的落地，推開了未來腦機(jī)接口進(jìn)入產(chǎn)業(yè)的一扇重要的大門，就是臨床醫(yī)療。腦機(jī)接口要進(jìn)入臨床，就離不開醫(yī)保的支持，前瞻性單獨(dú)立項(xiàng)是對(duì)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重大利好。”
明東認(rèn)為，腦機(jī)接口技術(shù)已經(jīng)打開很多未來科室的大門，比如腦機(jī)接口和康復(fù)醫(yī)療的聯(lián)系最為緊密，特別是對(duì)一些運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者，無論是侵入式還是非侵入式，通過腦機(jī)接口的幫助，能讓他們恢復(fù)部分運(yùn)動(dòng)能力，甚至讓重建運(yùn)動(dòng)功能成為可能。
在精神醫(yī)學(xué)方向，腦機(jī)接口在抑郁癥的診斷和治療領(lǐng)域已展現(xiàn)巨大潛力，無創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)可以準(zhǔn)確篩查抑郁癥患者的一些病況，并通過靶點(diǎn)反向干預(yù)和治療。
在視覺和聽覺領(lǐng)域，例如青光眼的早診，人工耳蝸的升級(jí)，都能在腦機(jī)接口技術(shù)的賦能下產(chǎn)生更好的新產(chǎn)果。
在重癥醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，腦機(jī)接口也已進(jìn)入手術(shù)室和ICU中，比如通過重癥腦機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)腦積水快速診斷和無創(chuàng)顱內(nèi)壓精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。
……
近日，由天津大學(xué)腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室與天津市環(huán)湖醫(yī)院合作的全國(guó)首個(gè)腦機(jī)接口綜合臨床實(shí)驗(yàn)病區(qū)，已在天津市環(huán)湖醫(yī)院天塔院區(qū)啟動(dòng)建設(shè)。未來，該病區(qū)將體系化布局各類神經(jīng)重癥的腦機(jī)接口臨床綜合解決方案，涵蓋腦卒中、腦癱、帕金森、癲癇、腦積水、顱腦創(chuàng)傷、視聽障礙等重大疾病，為患者提供包括疾病篩查、精準(zhǔn)治療、智能康復(fù)在內(nèi)的全鏈條醫(yī)療服務(wù)。
明東預(yù)計(jì)，對(duì)腦機(jī)接口而言，2025年將是至關(guān)重要的一年。今年，腦機(jī)接口技術(shù)就有可能在很多醫(yī)療領(lǐng)域中，為患者帶來實(shí)實(shí)在在的幫助。特別是在一些篩查、干預(yù)和輔助性系統(tǒng)中，腦機(jī)接口技術(shù)將會(huì)率先進(jìn)入臨床中。在運(yùn)動(dòng)康復(fù)、精神醫(yī)學(xué)、重癥醫(yī)學(xué)、視覺、聽覺等領(lǐng)域，相信很快都會(huì)有關(guān)鍵技術(shù)的突破和落地應(yīng)用。
明東同時(shí)指出，由于腦機(jī)接口是一項(xiàng)全新的、甚至帶有科幻色彩的技術(shù)，很多人愿意去體驗(yàn)，但是從醫(yī)療的角度來說，光有新奇的體驗(yàn)感是不夠的，現(xiàn)在需要做的是讓腦機(jī)接口技術(shù)能形成對(duì)比性優(yōu)勢(shì)，即與此前的傳統(tǒng)治療手段相比，讓患者實(shí)際實(shí)實(shí)在在地受益，而絕非僅有新奇的體驗(yàn)感。
“我們希望它帶來真真切切的臨床上的收益，這是腦機(jī)接口技術(shù)能否在醫(yī)療賽道上走得長(zhǎng)遠(yuǎn)的關(guān)鍵。”明東說，“未來，這項(xiàng)技術(shù)一定會(huì)在很多醫(yī)療領(lǐng)域起到重要作用，這些作用是我們之前的裝備、藥物和技術(shù)可能都無法實(shí)現(xiàn)的，這是科技向善的真正體現(xiàn)。”
政策是土壤，技術(shù)是種子
去年以來，全國(guó)各地出臺(tái)了一系列政策支持腦機(jī)接口發(fā)展，這項(xiàng)頗具顛覆性和暢想力的未來技術(shù)，無疑正迎來政策紅利期。
對(duì)此，明東保持著科研人員應(yīng)有的冷靜。他認(rèn)為，腦機(jī)接口作為未來產(chǎn)業(yè)，離不開政策支持。但對(duì)于技術(shù)研發(fā)而言，政策只是一方面，關(guān)鍵是供給側(cè)的成熟，技術(shù)成熟后，政策才能發(fā)揮作用。“政策對(duì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展來說更像是土壤，而技術(shù)本身是種子，種子如果不行的話，環(huán)境再好可能也無法長(zhǎng)成參天大樹，所以關(guān)鍵還是是否有好種子，希望大家更關(guān)注到腦機(jī)接口技術(shù)本身。”
明東也不乏隱憂地指出，政策利好一旦出現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)資本競(jìng)相進(jìn)入這一領(lǐng)域力爭(zhēng)有所發(fā)展，但實(shí)際上有些工作并不是真正的腦機(jī)接口，這會(huì)導(dǎo)致過度消費(fèi)社會(huì)和民眾對(duì)腦機(jī)接口的信心，使產(chǎn)業(yè)存在泡沫化的風(fēng)險(xiǎn)。
在明東看來，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵在于是否有好的技術(shù)，且能否找到適合技術(shù)落地的場(chǎng)景，“當(dāng)下真正優(yōu)秀的腦機(jī)接口企業(yè)還非常稀缺，大多都還在成長(zhǎng)期，這是一個(gè)全新的賽道，需要小心翼翼維護(hù)社會(huì)各界對(duì)這一領(lǐng)域的信心。有了好的技術(shù)和場(chǎng)景，疊加好的政策，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的前景可期。讓我們一起期待，今年腦機(jī)接口技術(shù)落地應(yīng)用的重要場(chǎng)景不斷涌現(xiàn)，引領(lǐng)未來幾年腦機(jī)接口進(jìn)入規(guī)模級(jí)的井噴期。”他說。
未來的腦機(jī)接口究竟是什么樣子？明東坦承，“其實(shí)我們也不知道，但可以確定的是，現(xiàn)階段可能只是腦機(jī)接口的過渡態(tài)，終極的腦機(jī)接口形態(tài)尚未出現(xiàn)。”
他希望，這項(xiàng)技術(shù)能從現(xiàn)在的有創(chuàng)，到完全無創(chuàng)，再?gòu)臒o創(chuàng)到無感。“也許無感腦接口的實(shí)現(xiàn)，會(huì)成為腦機(jī)接口普及應(yīng)用的前提，我們可以暢想的場(chǎng)景是，人們?cè)趲缀鯖]有感覺的前提下，進(jìn)行自然的人機(jī)交互，我們稱之為未來自然的腦機(jī)交互，到那時(shí)，腦機(jī)接口就會(huì)被更普遍的人群接受，真正造福大眾。”
而在此過程中，AI技術(shù)與腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)雙向賦能。“AI一定會(huì)加速腦機(jī)接口的發(fā)展，腦機(jī)接口也會(huì)反向給予AI發(fā)展更多的助力。人工智能只是智能科技的一種形態(tài)，人腦智能并不會(huì)在AI的沖擊下變得毫無意義，人和機(jī)器如何和諧共存是非常重要、甚至永恒的命題，人機(jī)混合智能形態(tài)將是未來人類社會(huì)發(fā)展的重要形態(tài)。”明東說。
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