腦機介面就是在人腦與外部設備間建立直接連接通路，讓大腦與機器實現「對話」。
在科幻電影中，經常有這樣的場景——殘疾人可以用機械臂自如地彈唱，失語者可以重新“開口說話”，失聰者能再次聽到聲音，人類依靠“意念”指揮著龐大的機械…其實，這些神奇的場景並不僅僅是科幻想像，現實中，不斷發展的「腦機介面技術」正是要在將來讓這些變成現實。
腦機介面是生命科學與資訊科技深度交叉融合的前沿新興技術，是培育未來產業發展的重要方向。在日前舉辦的2023中關村論壇-腦機介面創新發展論壇上，專家指出，我國在產業界的共同努力下，已經形成覆蓋基礎層、技術層與應用層的腦機介面全產業鏈，並在醫療、教育、工業、娛樂等領域應用落地，將展現出強大的創新驅動力和巨大的發展潛力。
腦機介面技術是什麼？它在我國發展有哪些先天優勢和需要解決的難題？產業發展又有怎樣的前景？今天，請跟著《中國科技資訊》聊聊這些主題。
腦機介面技術源自於人類擴展大腦智慧的渴望
#近日，馬斯克宣布旗下腦機介面公司Neuralink已獲得美國食品藥物管理局批准，將啟動首次人體臨床試驗。這被業界認為是腦機介面邁向商業化應用的重要里程碑。同時，國內的實踐也走在前面。 5月，全球首例非人靈長類動物介入式腦機介面試驗在北京獲得成功，該試驗在猴腦內實現了介入式腦機介面腦控機械手臂。實驗中猴子“想一想”，機械手臂就把食物送到它嘴邊。
從字面意思來看，腦機介面就是大腦和電腦之間的接口，指大腦與電腦的直接連接。一方面大腦要發出指令實現對外部設備的控制；另一方面外部設備也要不斷地向大腦發送各種各樣的回饋訊息，讓大腦及時調整控制策略，維持整個系統的穩定性。通俗來講，腦機介面就是在人腦與外部設備間建立直接連接通路，讓大腦與機器實現「對話」。這種看起來只會在科幻電影中出現的橋段，如今在中國已經有相當一部分的企業入局，並將一部分成果轉化為實際的商業應用。
人類的渴望擴展大腦智慧推動了腦機介面的發展，這項技術已經有了一百年的歷史。其起源還要追溯到1924年，德國醫生漢斯·貝格爾首次發現並無創記錄腦電訊號，開啟了人們對大腦與腦機介面的探索。
時至今日，腦機介面取得了快速的發展，已被應用於醫療健康、狀態偵測、智慧生活、國防安全等眾多場景，被美國、歐盟、日本、韓國等眾多發達經濟體視作戰略級科技。 在可預見的將來，機器的儲存和運算能力，配合人腦的思維與創新能力，將以腦機協同的形式開創一個新的未來。
醫療健康是最直接最主要的應用領域
目前來看，全球的腦機介面技術尚處於發展初期，國內的發展進度與國際持平。隨著電腦科學、神經生物學、數學、復健醫學等相關學科的不斷探索與交叉融合，腦機介面技術正從基礎科研走向市場，在醫療、教育和消費品等市場應用潛力巨大。
醫療健康是目前腦機介面技術最直接、最主要的應用領域。根據中國科學院院士、世界神經外科聯盟執委趙繼宗介紹，腦機介面透過在腦與機器之間建立連接，可以替代、恢復、增強、補充腦功能，為腦功能損傷患者的康復帶來福音。
在2023中關村論壇-腦機介面創新發展論壇展覽現場，能夠幫助腦卒中等患者恢復肢體運動能力的設備十分「抓人」：患者只要戴上一個類似發卡的頭箍，將其自帶的幾個金屬貼片靠在額頭上，再戴上連結著數根線纜的手套，就可以按照恢復軟體中示範的方式想像自己在煎蛋和抓蝴蝶。當時記者只看到了螢幕上出現的握拳動作，還來不及戴上手套，手套就自己縮了起來。這是設備捕捉到了腦發出的「握拳」訊號，傳導給訓練手套所做的反應。
科學家正在利用腦機介面技術，透過植入電極來獲取和分析腦電波，以解讀神經元資訊。經過有效翻譯大腦發出的訊號，腦機介面設備可以實現大腦與機器的直接溝通，直觀呈現出人類的所觀、所感、所想，未來可以調節大腦放電，為人類提供認識腦、保護腦和增強腦的方法。
除了臨床醫療，目前腦機介面技術也在工業安全監測領域落地實踐，尤其是非侵入式腦機介面技術非常適用於工業安全監測，未來可望提升工業生產效率。腦機介面技術主要應用於腦控打字系統、輔助睡眠腦機等產品。
我國產 業規模2040年將達1,200億元
#伴隨著科技快速發展，腦機介面的應用被廣泛看好。根據麥肯錫預測未來10到20年，全球腦機介面產業市場規模可達700億至2,000億美元。而對我國來說，到2040年，腦機介面產業綜合市場規模可望超過1,200億元。
良好的前景之下，我國南京熊貓、漢威科技、盈趣科技、湯姆貓、科大訊飛等多家上市公司早已爭相佈置這一領域。即便如此，我國腦機介面產業仍處於發展初期，業界大部分企業規模較小，以佈局非侵入性腦機介面產品為主，少有企業進行侵入式腦機介面產品的研究。
專家指出，目前腦機介面技術需要攻關的三大問題分別是材料、產業化和倫理。 侵入式腦機介面設備最大的問題在於其材料是否安全，是否能長期在人體內而不對神經系統起到副作用，這是腦機介面上游亟待解決的問題；目前各國對腦機介面的研究還是“個案”，現有已產業化的設備距離真正技術應用還有一定的距離；再有就是倫理問題。
對此，我國也高度重視腦機介面技術發展，已將「腦科學和類腦研究」列入國家重大科技創新和工程項目。 中科院也於2022年初成立腦科學與智慧技術卓越創新中心。 2023年2月，中國腦機介面產業聯盟成立，將積極發揮政產學研用橋樑紐帶作用，為我國腦機介面、腦機互動、腦機智慧領域規劃佈局提供支援建議，加強跨領域與產業交流，推動技術創新與應用探索，進行標準和測試研究，培育和建構產業生態，以便更好地支持我國經濟、科技和社會發展。
圖片來自網路
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