近日，由研究人员李飞飞和吴佳俊带领的团队成功开发了一种名为NOIR的通用脑机接口系统，实现了通过意念来操纵机器人完成各种任务，如做饭、玩游戏、清理桌面等。该系统的实现标志着人类意念操纵机器人成为了现实。

此项研究的成果已发表于机器人领域的顶级会议CoRL 2023。这不仅表明了在科学研究上取得的重要进步，也向人们展示了意念操纵机器人技术的巨大潜力。未来，这种技术有望在更多领域发挥作用，帮助人们完成各种复杂任务，提高生活和工作效率。

“意念”控制机器人可能性早已确认

科幻电影中的赛博格（Cyborg）技术不断刷新着我们对“半机械人”的认知，从上世纪七八十年代的《攻壳机动队》、《银翼杀手》到后来的《阿凡达》、《明日边缘》等，各种超越思维的想象，让人机联动成为了可能。而在现代，面对人工智能的来势汹汹，很多人开始担心未来世界会不会变成由机器人主宰。

“钢铁侠”马斯克就是其中之一，他曾表示：“未来人类需要与机器合体成赛博格，才能避免被人工智能淘汰”。为此，这位成功的企业家召集了数位在神经科学、工程学等领域各有所长的科学家，成立了 Neuralink，试图通过脑机接口技术来避免人工智能的威胁。

与马斯克创办的其它公司一样，Neuralink 拥有疯狂基因——希望在短期内完成看似不可能的目标。当然，其员工也有着相同的想法。比如，Neuralink 有一位联合创始人 Max Hodak。人如其名，他的想法也是非常 “疯狂马克斯”。在他的个人网页上写着：我相信我们这一代的基本目标之一是理解意识的物理学，并学会用它来设计。我热切地期待着一个比特多于原子的世界。

根据 LinkedIn 我们了解到，Max 本科四年在杜克大学 Miguel Nicolelis 教授的实验室担任助理研究员，参与了恒河猴的脑机接口的研究。Miguel Nicolelis 教授是谁？用一句话来说，他是脑机接口的先驱人物，其研究对计算机科学、人工智能和生物医学工程领域的基础和应用研究带来了深远的影响。

1999年，Miguel 创造出了第一台脑机接口装置（brain-machine interface，BMI），这是一种可以让人类大脑控制机器运动的设备。BMI 可以从神经元中读取信号，并将其转换为机器指令，这个过程就好比人类大脑将信号先发送到脊髓，然后再到肌肉的方式。2000 年，其团队成功证明猫头鹰可以同时控制放置于不同地方的两个机械臂；一只成年的恒河猴可以通过脑机接口去控制视频游戏操纵杆；另一只猴子还可以通过自己的“意念”控制电脑光标的移动。2001 年，这项技术被列入《麻省理工科技评论》“全球十大突破性技术”（10 Breakthrough Technologies）。2004 年，脑机接口首次在人体中进行测试，参与的人包括 11 名将进行神脑刺激手术的帕金森患者，Miguel 的团队则获得了在手术过程中向其脑内植入传感器的许可。通过让患者玩视频游戏，然后链接脑机接口，帕金森患者们学会了用自己的大脑控制游戏。

2008 年，是 Miguel 团队最著名的一个实验。他们在一只名为 Idoya 的成年雌性恒河猴大脑中植入了一次可以读取 250-300 个神经元信号的电极。当 Idoya 在杜克大学实验室的跑步机上跑步时，放置于日本的人性机器人开始接收信号，不久之后也开始进行运动。Idoya 可以在跑步机的屏幕上观看机器人运动。令人惊讶的是，机器人从 Idoya 大脑接收命令的速度要比 Idoya 的腿还快，同时，当 Idoya 的双腿停止运动，但大脑还在思考走路的时候，机器人也还一直保持行走的状态。

多国致力于连通人脑与机器

脑机接口，也叫“大脑端口”或“脑机融合感知”。它在人脑、动物脑和细胞培养物与外部设备之间建立直接的连接通路。在单向脑机接口模式之下，计算机或接受脑传来的命令，或发送信号到脑，二者不能同时进行，而双向脑机接口则允许脑和外部设备间的双向信息交换。

从上世纪90年代中期开始，人们在脑机接口实验中大有进展。在动物实验的基础之上，应用于人体的早期植入设备逐渐出现，它们可以被用于恢复人类受损的视觉、听觉以及运动能力。其研究方向是大脑皮层的可塑性，使之与脑机接口相适应，从而像自然肢体一般控制植入的假肢。这种听起来像是只存在于科幻小说中的技术，正随着相关的研究成果的不断出现逐渐照进现实。

麻省理工学院下属的计算机科学与人工智能实验室的研究人员开发出了能让思维命令机器的界面。采用脑电图与肌电图结合的方式监测人类大脑活动，将电极连接在头皮上检测人类大脑中的电活动，肌电图则用于测量运动神经元产生的信号，最终实现对机器人更为精准的控制。此次麻省理工的研究成果使得脑机接口技术发展更进一步。CSAIL团队的算法“错误相关电位”信号是种神经活动模式，它在检测出错误之时就会自动停止工作，使操作员可以基于手势的菜单界面纠正错误。

研究人员表示，该技术结合了脑电图和肌电图反馈的工作，使得人与机器人之间的互动可以被更为广泛地应用。这项研究的成果甚至包括肌肉的反馈，人们可通过手势来对机器人进行指挥，更大程度上体现细微差别和特异性，这对有语言障碍和行动不便的人或许能产生更显著的效果，因为该技术能够识别人类更加细微的思维和举动。麻省理工媒体实验室的Hugh Herr教授致力于开发增强人类身体能力的机器设备。他认为，人类正处在将神经系统与已经建好的世界融合的转折点，正在建立融合人类生理学的人机关系，并逐步向这一新时代过渡。事实上，Herr教授还是一名登山者。但不幸在一次登山时被困在暴风雪之中，因冻伤不得不截肢。在装上仿生义肢后，Herr就致力于研究能够通过脑机接口控制的智能义肢，让身体有缺陷的人使用它们就像使用真正的肢体一样。

除了帮助残疾人之外，脑机接口技术还能以“人体外骨骼”的形态提升人类的运动极限。国外对脑机接口的研究十分火热，而在中国，关于脑机接口技术的研究也早已开始。早在2015年，解放军信息工程大学信息系统工程学院就已成立了“脑机协同信息处理”实验室，研究国家863计划课题“面向大规模图像分类的脑机交互技术”。

将电极贴在额头上，然后开始思维，机器人就能够做出相应的前进、后退、抓握等动作。研究人员通过脑电波信号读取人类思想，再用计算机将人类的想法转化成机器人的控制指令，通过无线装置发送给机器人。其实这个课题从2005年就已经启动了，用了整整10年才正式结项。而其中的“视觉重构技术”也取得了重大突破，人眼看到的画面可以通过电脑进行重组，该技术对于脑手术有着极大的辅助作用，对脑肿瘤、脑血管、癫痫病患者的手术过程有精准的定位作用。

脑机接口能否成为新风口？

近期，工信部宣布，将把脑机接口作为培育未来产业发展的重要方向，加强脑机接口应用场景探索，加速推动脑机接口产业发展。工信部总工程师赵志国表示，脑机接口发展已被写入“十四五”规划，要推动脑机接口产业的蓬勃发展，尤其需要提高脑机接口基础理论、信号采集、先进算法等前沿技术的研发能力，加快关键核心技术与重要应用产品的攻关，稳步提升脑机接口相关芯片、关键元器件等基础工业的能力水平。政策加持，隐隐透出脑机接口这一产业或将成为下一风口。

而就在5月份，埃隆马斯克在法国巴黎的VivaTech活动上表示，他的脑机接口创业公司Neuralink计划今年进行首例人体试验，将在四肢瘫痪或截肢的患者身上植入设备。上个月，Neuralink公司表示，它的首次人体临床试验获得了美国食品和药物管理局（FDA）的批准，这对脑机接口领域和Neuralink来说是一个关键的里程碑。

此前，神经科技初创公司Paradromics宣布，该公司名为Connexus的直接数据接口产品，已获得FDA的“突破性设备”认定。Precision Neuroscience等多家脑机接口公司也计划在2023-2024年申请人体临床。虽然从第一例临床到产品上市到大规模临床应用，仍有较长的时间验证，但万里征途已踏出关键一步。“从技术上分析，脑机接口属于‘类脑器官’硬件，本身归于生物计算机领域，从人工智能角度来说属于更广义的类器官智能OI，其与最新一代人工智能并驾齐驱，是目前人类探索智能领域的两大最前沿方向”独立国际策略研究员陈佳向上证报记者介绍。

据麦肯锡此前预测，未来10到20年，全球脑机接口产业将产生700亿美元-2000亿美元经济价值。华鑫证券表示，脑机接口在医疗上的应用需求迫切，市场具有广阔的前景。

国内早于十三五期间已启动中国“脑计划”，十四五又提出“一体两翼”规划，重点支持类脑计算与脑机融合计算研发。在脑机接口方面，国内研究团队从逐步跟随到齐头并集，在脑机接口专用芯片、深部脑刺激、静态视觉诱发电位脑机接口、脑波音乐脑机接口系统等领域取得突破。相对于海外，国内的试验动物审批和临床资源支持都有具有优势。

在一些专家看来，我国发展脑机接口技术存在发展潜力和实力。全联并购公会信用管理委员会专家安光勇列举了三点优势：第一、人口基数和研发实力。中国庞大的人口基数为脑机接口技术的临床应用和研究提供了广阔的资源和市场，中国在科学研究、工程技术和人工智能等领域也拥有强大的研发实力；第二、数据采集和资源。中国在人脑研究和脑科学领域的数据采集和资源丰富。这些数据可以用于脑机接口技术的训练和算法优化，推动技术的发展和创新；第三、政策和投资支持。中国政府已经将脑科学和脑机接口技术列为重点发展领域，并提供政策和资金支持。这将进一步促进技术研究、产业发展和创新成果的转化。

于是我国也涌现了多家脑机接口相关企业，包括创新医疗、三博脑科、冠昊生物等；微灵医疗、脑虎科技、脑陆科技等多家创新型公司也获得了多项融资，各投资方对此青睐有加。此外还有部分企业脑机接口相关业务已取得一定成绩。

华鑫证券指出，从临床到最终上市，侵入式脑机接口仍有较长的路需要探索，设备和手术的安全性、稳定性、可靠性等多个问题需要解决，但众多脑卒中瘫痪人群、帕金森患者人群、渐冻症人群需要脑机接口技术恢复功能，脑机接口在医疗上的应用需求迫切，市场具有广阔的前景。据中研产业研究院统计，目前中国的脑机接口市场规模在十亿元，还不到全球市场规模的十分之一。预计到2040年，中国脑机市场规模预计会达到1250亿元，年均复合增长率在26%。

文章来源： 儒雅李海玉，DeepTech深科技，钛媒体APP，医疗器械创新网