近年来脑机接口发展备受关注

脑机接口技术被称作是人脑与外界沟通交流的“信息高速公路”，是公认的新一代人机交互和人机混合智能的关键核心技术。

脑机接口被大众所熟知归功于埃隆·马斯克。就在今年7月份，其声称已将自己的大脑上传到云端，并且和虚拟版的自己交谈过。马斯克投资的脑机接口公司Neuralink，在2021年通过柔性电极让猴子实现意念打电子游戏。今年8月22日，马斯克对外宣布，Neuralink进度将于10月31日更新。

国内方面，今年8月，中科院院士、中科院脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕明受邀做客央视《对话》节目透露，未来5年内，脑机接口技术的临床应用，帮助残障人群、瘫痪者解决部分生活问题的产品将上市。

国内脑机接口专利数量持续增长，自2009年开始，中国脑机接口专利申请量超过100件，申请量增速明显加快；2021年，中国脑机接口专利申请量为875件。

作为下一代人机交互技术，脑机接口近年来也受到政策重点关注，“十四五”规划和2035年远景目标将“脑科学”列为国家重点前沿科技项目。《“十四五”医疗装备产业发展规划》明确提出加快研发基于机器人、智能视觉与语音交互、脑机接口、人机交互与智能控制技术的新型护理康复装备。

据中国人工智能产业发展联盟(AIIA)发布的《脑机接口技术在医疗健康领域应用白皮书(2021年)》显示，2019年全球脑机接口市场规模已经达到了12亿元，预计2026年将达到27亿元，年复合增长率为12.4%，其中北美地区是全球最大市场，占总市场份额超过六成。

多家上市公司布局

据统计，多家A股公司已有布局脑机接口，主要包括创新医疗、新智认知、汉威科技、汤姆猫、世纪华通、浙大网新等。

具体看，创新医疗与许科帝先生等合作方共同出资设立“ 脑机接口”项目公司；新智认知的兄弟公司——新智数字科技有限公司旗下公司，是上海市首批启动建设的类脑芯片与片上智能系统研发与转化功能型平台；汉威科技在互动平台表示，脑机接口是控股子公司苏州能斯达研发的在新型柔性触觉传感器类脑交互方面的一个应用；汤姆猫与妞诺霄云将在青少年身心健康领域、搭建脑电病理数据库及算法等脑机交互数字疗法上开展合作。

脑电波的神奇功能

随着研究的深入，人们发现，脑电波具有众多奇妙功能。比如，脑电波能预测某人的学习潜力，特别是外语的学习潜力。原来，如果大脑右侧颞叶和顶叶区域的β波（脑电波中的一种频率为14至30赫兹的子波）很强，那很可能预示着受试者有较强的外语学习能力；另一方面，经过外语训练的成年人，其β波确实会明显增强。

脑电波还能用来“猜心”——当你给一个小孩讲数学题时，怎么知道他是否在用心听呢？当小孩听懂了讲解时，脑电波就会明显活跃；如果他对讲解感兴趣，其脑电波会更加活跃；当他只是在应付，其脑电波就会明显减弱。甚至，心理学家利用脑电波还能知道受试者到底是在想桌子还是椅子，或者是在想1到7中的哪个数——受试者在冥想不同事物时，他的脑电波是不同的，只要能得到受试者之前相应的脑电波，便可通过简单对比而准确地猜出受试者的选择。人们在研究中也发现，对某些特殊场景中的句子，许多人会激发出几乎相同的脑电波；反之，通过检测这种脑电波是否存在，就能推断出受试者是否正在冥想某个句子。有人就通过这种方法，对多达240个预定的句子完成了准确度很高的“猜心术”。

脑电波还可用于简单的意念控制。人们发现，每个人在冥想单音节字时，所激发的脑电波几乎各不相同，而且这种脑电波比较稳定。于是，控制玩具车这类简单的意念控制就比较容易实现：当你冥想前、后、左、右四个字时，脑电波是各不相同的，而且每个字所对应的脑电波还比较稳定，那么只需要利用这四个稳定的脑电波信号，就能实现让玩具车前、后、左、右行驶。更一般地，若某种操作的命令个数只是有限的N个，那么，只需要经过简单的训练和简单的指令信号对应，任何人都可以轻松完成意念控制任务。

反之，适当干扰脑电波也可以影响受试者。比如，受试者面对“苹果”两字时，既可能想到香甜可口的水果，也可能想到苹果牌电子产品。如果适时利用一种名叫“经颅刺激”的技术来刺激受试者的美味反应区，那么，就可让受试者更倾向于将“苹果”理解为美食，哪怕受试者本来是想买手机。

从幻想照进现实

如今，科学家们已经发明了多种获取脑电波的设备。已经投入应用的主要是针对健康人群的、精准性稍差一些的非植入式设备，比如大家经常在电视中见到的电极帽，或更加昂贵的磁共振成像仪等。

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。

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。

脑机接口展现了无限可能，吸引着科学家们前赴后继，不懈攻关，也将是国际竞争的焦点。