脑中一转，不动手、不动口，对方就能知道想什么，机器就能顺着指令执行.....这样赛博的未来，正逐步变成现实。

脑机智能是国家“十四五”规划中明确的八大前沿领域之一，上海、苏州、成都等地均有布局。

就在不久前，全国首个脑机智能产业园区“西投启真脑机智能科创中心”落地杭州。除了专业的产业园区外，杭州也聚集了包括强脑、柔灵、回车、虚之实等多家国内知名脑机企业。

脑机智能目前发展得如何？我们是否能从这些浙企中窥探出脑机智能的未来图景？

从幻想照进现实

近些年来，科学家和工程师们则在开发用于特殊病人的植入式设备上花费了大量精力。这类设备被称为脑机芯片或干脆简称为脑机接口，它能获得更加精准的脑电信息，也能将外界电信号更加精准地输入大脑。实际上，早在1857年，植入式设备就被用于获取兔子和猴子的脑电波。但因为安全性、伦理性等考虑，一直没有在人类的临床上取得突破。但是随着人工智能相关技术和工程技术、材料技术的飞速发展，不少科学家又开始了这类尝试，例如马斯克即将推出的脑机接口就是植入设备的典型代表。

如今，学术界比较一致地根据控制信息的精准程度，将脑机接口分为宏观型、中观型和微观型三大类。其中，宏观型脑机接口传递的信息主要是脑电波。此类脑机接口的特点是：原理简单，一说就懂；实现不难，而且已经或正在许多领域中广泛使用；精度不够，既不能实现复杂而精准的意念控制，更不是今后意念通信的备选方案。

微观型脑机接口是与宏观型脑机接口相对的另一个极端，它们传递的信息主要是神经元个体或群体的电特性。它们将是未来研究的难点和重点，一旦实现，将极大地改变人类的现状，但我们也必须承认，或许在可见的将来，这都还只能是梦想。我们在《人工智能未来简史》一书中用四句话来描述微观型脑机接口：不是科幻胜似科幻，脑电之妙玄之又玄；人性自足不假外延，格物致知重在内涵。

中观型脑机接口介于宏观型和微观型之间。与宏观型相比，中观型脑机接口将宏观的体外脑电波替换为颅腔内的“大脑地图”，即大脑中与物理位置相关的一些电信号。若干年来，科学家们经过反复探测，获得了一些电信号。比如，刺激某个位置的神经时，受试者会有幸福感；刺激另一个位置，受试者则会在某个指尖上产生触摸感等。基于这类研究，科学家们不断绘制更详细的“大脑地图”。可以想见，只要能足够精准地获得某人某时的“大脑地图”，便可在一定程度上实时了解受试者的某些感觉；同样，只要掌握好电信号的刺激位置、时机、电流强度等，便可以让受试者产生相应的感觉，或对肢体发出相应的控制命令等。

如今，科学家们已经在中观型脑机接口上取得了突破性进展。比如，让盲人“看见”东西。具体来说，就是让摄像机将图像切割成20×20的400个点阵，并根据每个点阵的亮度，在皮肤的相应点阵位置上产生相应强度的震动。于是，经过适当训练后，受试者不用“眼见为实”，就能在头脑中形成明暗不同的点阵图像，从而以黑白图像的方式识别出不同的面孔，知道物体的远近，观察到物体的旋转及形状变化，了解当前的观察角度；甚至还能像常人那样，通过想象“看见”物体被遮挡的部分。

医疗健康场景最为成熟

脑机接口技术可以直接实现大脑与外部设备的交互，开辟了非常规的大脑信息输出通路。在为运动障碍和交流障碍患者提供可选的与外部世界交流的渠道方面，脑机接口已形成初步的系统用于实验室测试，在可预见的未来，将会在临床上有广泛的应用。随着现代医学对大脑结构和功能的不断探索，人类对于视觉、听觉、运动、语言等大脑功能区有了更加深入的研究，通过脑机接口设备获取这些大脑功能区的信息并进行分析，在神经、精神系统疾病的诊断、筛查、监护、治疗与康复领域拥有广泛的应用空间。当前医学健康领域是脑机接口技术最大的市场应用领域。

1 肢体运动障碍

导致肢体运动障碍的疾病很多，脑出血、脑外伤、脑卒中等疾病都可导致患侧脑区对应的肢体控制出现障碍。脑卒中等疾病造成的运动功能障碍是最常见的功能障碍之一，运动神经元受损导致的肌萎缩侧索硬化症（渐冻症）也可导致患者肌肉萎缩无力导致严重的运动障碍。

脑机接口技术在肢体运动障碍诊疗的目标是通过该技术的辅助治疗，使患者改善当前状态，提高生活质量。

脑机接口的改善功效可用于脑外伤、脑卒中和癫痫等疾病的治疗。脑机接口的恢复功效可用于脑卒中后上下肢运动功能障碍的康复训练，通过主动康复训练促进运动皮层的神经可塑性，也可用于肌无力和脊髓损伤等疾病的恢复。脑机接口的替代功效可为肌萎缩侧索硬化症、闭锁综合征、重症肌无力或失语症等患者提供辅助性的工具以帮助其日常生活，如脑控假肢、脑控轮椅和脑机通信系统等。

脑机接口技术在肢体运动障碍领域的应用方式主要有两种：一是辅助性脑机接口，即通过脑机接口设备获取患者的运动意图，实现对假肢或外骨骼等外部设备的控制；二是康复性脑机接口，由于中枢神经系统具有可塑性，经过脑机接口设备直接作用于大脑进行重复性反馈刺激，可以增强神经元突触之间的联系，在一定程度上实现修复。

2 精神疾病诊疗

有关数据显示，近几十年来精神疾病的患病率持续升高，越来越多的特定人群对于精神和心理健康的改善有着迫切的需求。以抑郁症为例，接近30％的抑郁症患者属于难治性抑郁症，传统的药物治疗、物理治疗以及认知行为治疗方法在这类患者身上的治疗效果欠佳。脑机接口技术的发展，有望大幅提高一些疑难性精神疾病（如强迫症、抑郁症、精神分裂症等）的研究和诊疗水平。

脑机接口的神经调控功效基于输入式BCI和NF技术，可促进异常脑结构和功能的可塑性正向发展，从而促进康复，如用于调控强迫障碍、创伤后应激障碍、轻度认知障碍、情绪障碍和药物依赖性（如酒精、烟碱、大麻或阿片类等）等神经精神疾病。

与其他生理信号相比，脑电信号可以提供更多深入、真实的情感信息。通过学习算法，提取脑电信号特征，能实现多种情绪（如悲伤、愤怒、恐惧、惊讶、愉悦、平静等）的判断分析，从而用于辅助治疗抑郁症、焦虑症等精神类疾病，并研究其发病机制。

在精神疾病康复治疗方面，基于脑机接口的神经反馈训练可在抑郁症、焦虑症等治疗中发挥积极作用。

越来越多的科研机构和科技公司都在开展相关研究，例如马斯克旗下的Neuralink公司正在研究通过脑机接口技术解决精神分裂症和记忆力丧失等精神疾病。

国内方面，2020年12月，上海交通大学医学院附属瑞金医院脑机接口及神经调控中心正式成立，中心的第一个临床脑机接口研究项目“难治性抑郁症脑机接口神经调控治疗临床研究”同时启动，通过多模态情感脑机接口和脑深部电刺激方法治疗难治性抑郁症。

3 意识与认知障碍诊疗

因颅脑外伤、脑卒中、缺血缺氧性脑病等病陷入昏迷，继而进入长期的意识障碍状态的患者，传统意义上的“植物人”状态，数量也较多。目前对这类患者还没有综合系统规范的治疗方法，如何加快意识障碍患者的功能恢复已成为亟待解决的临床问题之一。

通过脑机接口设备获取并分析患者的脑电信号，可以掌握患者的意识状态，实现意识障碍诊断与评定、预后判断，甚至与意识障碍患者实现交流。

具体方式是，通常采用患者自己的名字、照片等信息，通过声音、图像、触觉等作为靶刺激，以小概率出现，其他无关刺激以高概率随机出现，脑机接口设备获取患者受到靶刺激后的脑电信号，分析患者状态，部分患者可能对靶刺激有特异性反应，这种“脑电交流”有助于医生判断患者是否有唤醒康复的可能，从而针对性的采取治疗措施。

4 癫痫和神经发育障碍诊疗

癫痫与皮层神经发育缺陷密切相关。癫痫领域是脑机接口系统最早应用的领域之一，其发作具有典型的电生理异常，呈现状态性特点，癫痫的诊断中，脑电一直是临床诊断的重要标准。

随着采集设备与方法等技术的突破，对脑功能和疾病的研究越来越深入，脑机接口在癫痫领域已经产生了一些相对成熟的应用。

癫痫的诊疗中，通过脑电输出和判断大脑的功能和疾病的信号，通过对颅内电极的电刺激输出“指令”，以诱发患者功能区的响应，通过手术切除、热凝、激光损毁等技术实现改变和治疗大脑的癫痫网络，目前已在临床成熟应用。

从“单打独斗”到“平台聚合”

目前来看，不论国内还是国外 ，脑机智能还处于初级阶段。

基于此，西投创智启真中心背靠西湖区与浙江大学，成立国内首个脑机智能产业园区，以技术赋能企业，并为上下游企业建立合作、沟通的渠道。

杭州虚之实科技联合创始人李红告诉36氪，虚之实聚焦精神康复领域，致力于通过“XR+AI”的精神心理数字疗法改善病人精神心理方面的相关疾病。其自主研发的B端产品已经覆盖18个省份的医院，今年还在研发适用于家庭场景下VR康复训练产品，计划明年面世。

“现在基本的商业模式已经跑通了，下一步正在和更多友商探讨合作的可能。”李红表示，目前已与产业园内的回车科技接洽讨论合作适宜。

无独有偶，同在园区的尖叫科技与回车科技已经建立起深度合作。据尖叫科技总经理李牧然介绍，公司原本定位机器人外骨骼研发商，通过传感器和算法完成人机交互，产品适用于应急救援、医疗康复等场景。

李牧然表示，和回车科技的合作是在尝试以“脑机”的形式更新“人机交互”，“基础设施提供商+技术方案解决商”的强强联合形成互补之势，以换取更快、更准确的交互效率。

对产业链中的一环来说，脑机接口企业还需要更多的合作切口摸索商业化的可能，以实现最终的盈利目的。在此基础上，不只是寻求直接的技术深度和产品升级，在企业发展初期，降本增效也同样重要。

“单个企业的力量往往难以支撑它自身发展壮大，尤其是对于我们这种技术门槛极高的行业来说，和其他企业合作能大大降低自主研发成本、节省时间，那么这对双方来说都是一件互惠互利的好事。”李红认为，这也是产业园的魅力所在。

对于脑机产业，要让既有的初创企业发展壮大，同时吸引更多产业链上下游的新兴力量进入，其所能提供的产品及服务也很关键，这是提升其供应链能力的一个必由之举。

在大部分技术尚在发育之际，企业实现弯道超车的机会不在少数，整个脑机行业沉浸在一片蓝海之中。相比其他产业在寒冬中抱团取暖、抢占市场份额，大部分的脑机企业还在持续探索差异化打法的商业前景，更像是在抱团寻找春天、打造生态。

商业化仍需较长周期

实际上，人脑工程研究一直被认为是目前全球科学家协力攻关的课题。自2013年开始，美国、欧盟、日本、澳大利亚、韩国等国家和地区相继发布“脑计划”研究战略。

其中，美国“脑计划”主要绘制活体动物大脑的神经网络结构和活动图谱，推动脑研究新技术；而IBM、谷歌、脸谱等科技巨头陆续展开大脑研究。

尽管欧美及我国都在加大人脑科学的研究，但到目前为止，人类关于大脑的研究目前还相当粗浅。

首先是因为人类大脑是人体中最复杂的器官。虽然大脑实体只栖居于人类不大的脑袋内，但是研究大脑并不比研究浩瀚的宇宙简单，研究者必须要费很大力气来取得数据并分析、理解数据。

其次，脑机接口技术的进展也受限于相关器件的技术水平。如传统的脑机接口，容易引起脑内发炎症反映，最终影响记录信号的稳定性。人脑的神经元数量有上千亿之巨，对采集工具包括传感器、芯片技术都提出了重大的挑战。

此外，还有AI读心术的安全性。在科技时代，无时无刻都面临着信息泄露的危险，当脑袋里面植入科技软件来控制你的意识活动和行为活动，个人信息的安全性也是一个至关重要的问题。

面对脑科学研究，我们究竟处于黎明前的黑暗还是刚刚踏入永夜，一切还不得而知。

文章来源：光明网，海纳百创，证券之星，二七@36氪浙江