中國腦機接口發(fā)展提速:“機智”上新,從實驗室走向市場

  來源:第一財經(jīng) 中國青年網(wǎng)2024-07-04
打印本文
核心提示:醫(yī)院和產(chǎn)業(yè)界也正在加強合作,進一步探索腦機接口技術(shù)在臨床方面的新應(yīng)用。用腦電活動控制動作,,通過微小電流讓腦細(xì)胞和計算機“互動”,殘障患者可以操作機械臂喝水,,這些

醫(yī)院和產(chǎn)業(yè)界也正在加強合作,,進一步探索腦機接口技術(shù)在臨床方面的新應(yīng)用。

用腦電活動控制動作,,通過微小電流讓腦細(xì)胞和計算機“互動”,,殘障患者可以操作機械臂喝水,這些過去只出現(xiàn)在科幻小說里的場景,,近年來在腦機接口技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用中逐步走進現(xiàn)實,。

在人的頭骨上開一個極窄的縫隙,大腦就好像一個儲蓄罐,,未來研究人員可以像投硬幣一般,,將極薄的芯片設(shè)備植入大腦中,向里面存入無限的信息,。

7月1日,,工業(yè)和信息化部就《腦機接口標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會籌建方案》(下稱《方案》)公示征求公眾意見,以推動腦機接口技術(shù)發(fā)展,。此舉說明我國腦機接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定有望提速,。

據(jù)介紹,《方案》擬邀請腦機接口領(lǐng)域企業(yè),、科研院所,、高校等產(chǎn)業(yè)和技術(shù)專家擔(dān)任委員,并明確了三大工作計劃:一是優(yōu)化完善標(biāo)準(zhǔn)化路線圖,,即明確腦機接口研制優(yōu)先次序并統(tǒng)籌推進腦機接口標(biāo)準(zhǔn)制定,;二是加快關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制,即在明確優(yōu)先次序的基礎(chǔ)上圍繞腦電采集,、信號獲取/處理,、信號輸出/執(zhí)行等環(huán)節(jié)的各項標(biāo)準(zhǔn)開展研究;三是推動標(biāo)準(zhǔn)宣貫實施,,即引導(dǎo)企業(yè)在研發(fā),、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)對標(biāo)達標(biāo),。

7月2日A股開盤后,,腦機接口概念走強。

近年來,,中國各地方政府紛紛推出政策鼓勵支持腦機接口產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,,包括腦機接口,、虛擬現(xiàn)實在內(nèi)的一批前沿“硬科技”已經(jīng)被寫入《上海市高端裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》。醫(yī)院和產(chǎn)業(yè)界也正在加強合作,,進一步探索腦機接口技術(shù)在臨床方面的新應(yīng)用,。

醫(yī)療領(lǐng)域商業(yè)化進程不斷加速

腦機接口是各發(fā)達國家在腦科學(xué)與類腦研究領(lǐng)域科技競爭的高地,需要跨多個學(xué)科集成復(fù)雜系統(tǒng),,產(chǎn)業(yè)上下游鏈路長,,研發(fā)過程涉及電極、芯片,、數(shù)據(jù),、算法、分析軟件,、生物相容性材料等多個環(huán)節(jié),。

作為一種新興的技術(shù),腦機接口已經(jīng)被寫入今年1月29日工信部,、科技部等七部門聯(lián)合印發(fā)的《推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》,。該文件聚焦未來產(chǎn)業(yè),明確提出需要加強量子計算機,、腦機接口,、新型顯示以及6G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研發(fā)。

腦機接口技術(shù)作為大腦與外界設(shè)備溝通交流的“信息高速公路”,,是新一代人機交互與人機混合智能的前沿技術(shù),,旨在通過大腦發(fā)出的信號控制外部設(shè)備,如機械臂,。在醫(yī)療領(lǐng)域,,該技術(shù)已經(jīng)能讓癱瘓患者控制輪椅;醫(yī)生還在探索將腦機接口技術(shù)用于情緒的調(diào)控,,并期待它在抑郁癥等神經(jīng)疾病的篩查和診療中有新的進展,。

在全球范圍內(nèi),以科技富豪馬斯克創(chuàng)立的Neuralink為代表的腦機接口公司正在加速商業(yè)化進程,。今年2月,,Neuralink稱首例受試者已經(jīng)實現(xiàn)通過意念來控制電腦鼠標(biāo)。

今年以來,,中國腦機接口的發(fā)展也顯著提速,,不斷有新成果發(fā)布,。值得注意的是,,最新的成果已不再局限于學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域,而是希望更好地與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合,,并最終實現(xiàn)商業(yè)化,,從而能夠與Neuralink這樣的企業(yè)競爭,。

值得指出的是,安全倫理問題是腦機接口技術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)之一,,中國今年2月發(fā)布了《腦機接口研究倫理指引》,。

5月29日,中央網(wǎng)信辦,、市場監(jiān)管總局,、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)行動計劃(2024—2027年)》,其中提到,,推進腦機接口標(biāo)準(zhǔn)研究,,加強輸入—輸出接口、腦信息編解碼算法,、腦信息安全與隱私保護等關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研制,。

中國高校扛起大旗

目前,,中國在腦機接口領(lǐng)域的研究,,主要由一些大學(xué)的研究團隊承擔(dān)。最新的進展來自于天津大學(xué)腦機交互與人機共融海河實驗室團隊,。

上個月底,,海河實驗室與南方科技大學(xué)宣布協(xié)同開發(fā)了全球首個可開源片上腦智能復(fù)合體信息交互系統(tǒng),實現(xiàn)培養(yǎng)“大腦”對機器人避障,、跟蹤,、抓握等任務(wù)的無人控制,完成多種類腦計算啟發(fā)工作,。

第一財經(jīng)記者了解到,,片上腦機接口是利用體外培養(yǎng)“大腦”(如腦類器官)與電極芯片耦合形成片上腦,通過編解碼及刺激—反饋實現(xiàn)其與外界信息交互的技術(shù),。

針對最新的《方案》,,天津大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授、腦機交互與人機共融海河實驗室片上腦機接口團隊負(fù)責(zé)人李曉紅對第一財經(jīng)記者表示:“作為腦機接口領(lǐng)域的一個重要新興分支,,片上腦機接口有望對混合智能,、類腦計算、醫(yī)療康復(fù)等前沿科技領(lǐng)域發(fā)展產(chǎn)生根本性的推動,?!?

該團隊開發(fā)了一款metaBOC“片上腦-機接口智能交互系統(tǒng)”,包含四大模塊,,能實現(xiàn)信號采集,、數(shù)據(jù)處理、刺激反饋的閉環(huán)開發(fā),。李曉紅告訴第一財經(jīng)記者,,metaBoC是一款未來將會面向市場的產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品,。

“metaBOC系統(tǒng)具有光刺激編碼控制、三維片上腦適配模塊,、AI輔助智能提升,、全鏈條高集成的特色創(chuàng)新點,并可進行開源共享,,有望推動片上腦-機接口社區(qū)的發(fā)展壯大,。”李曉紅表示,。

未來,,團隊將圍繞腦類器官全域電極、片上腦訓(xùn)練調(diào)控策略,、生物智能-機器智能對話機制等關(guān)鍵問題展開,。不過,李曉紅也指出開發(fā)大腦類器官的難點:“一是缺乏血管網(wǎng)絡(luò),,營養(yǎng)供給不足,;二是缺乏信息輸入,難以形成復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),?!?

此前,清華大學(xué)團隊為一名癱瘓患者植入腦機接口NEO系統(tǒng),,幫助患者恢復(fù)部分活動能力,。據(jù)清華研究團隊今年早些時候介紹稱,清華醫(yī)學(xué)院洪波教授設(shè)計研發(fā)的無線微創(chuàng)腦機接口NEO(Neural Electronic Opportunity)與馬斯克領(lǐng)導(dǎo)的Neuralink腦機接口不同,,使用微創(chuàng)手術(shù)的方法將電極放在大腦硬膜外,,通過長期動物試驗研制,不會破壞神經(jīng)組織,。

在洪波看來,,微創(chuàng)植入腦機接口系統(tǒng)植入于人體硬腦膜上,不侵入大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞,,通過軟硬件結(jié)合的信號增強技術(shù)獲取高信噪比,,有效解決了生物相容性問題;另外植入體內(nèi)機的體積約1元硬幣大小,,在高信號強度,、小植入損傷之間找到平衡。

復(fù)旦大學(xué)光電研究院研究員宋恩名此前向第一財經(jīng)記者解釋稱,,Neuralink的腦機接口是有創(chuàng)的侵入式腦機接口技術(shù)路線,,清華團隊的是半侵入式的微創(chuàng)技術(shù)路線。他認(rèn)為,,兩種技術(shù)路線各有優(yōu)勢,。

產(chǎn)學(xué)融合推動多種技術(shù)路徑發(fā)展

面向腦機接口的國際前沿發(fā)展趨勢,我國已有多個科研團隊正在攻關(guān)不同技術(shù)路徑的腦機接口設(shè)備,,其中主要包括侵入式,、半侵入式以及非侵入式技術(shù)。

在這一背景下,,北京腦科學(xué)與類腦研究所牽頭制定“智能腦機系統(tǒng)增強計劃”,,2023年,北京芯智達神經(jīng)技術(shù)有限公司成立,,專注于腦機接口研發(fā)與臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用,,面向國際前沿研發(fā)腦機接口核心部件,開發(fā)神經(jīng)解碼算法,,多維度統(tǒng)籌系統(tǒng)集成,,針對臨床應(yīng)用等場景研發(fā)產(chǎn)品,進行商業(yè)轉(zhuǎn)化,。

今年4月,,由北京腦科學(xué)與類腦研究所聯(lián)合北京芯智達神經(jīng)技術(shù)有限公司自主研發(fā)的“北腦二號”腦機接口重大成果亮相中關(guān)村論壇,填補了國內(nèi)高性能侵入式腦機接口技術(shù)的空白,,媲美Neuralink公司,。

據(jù)介紹,“北腦二號”配備了高通量柔性微絲電極,,這相當(dāng)于一個“傳感器”,,通過腦內(nèi)植入,可以讀取腦電信號,,其性能決定著捕捉腦信號的數(shù)量與質(zhì)量,。

第一財經(jīng)記者了解到,“北腦二號”的上一代產(chǎn)品“北腦一號”聚焦半侵入式采集腦皮層電信號,,目前也已進入臨床研究,。

另一方面,面向腦健康干預(yù),、腦疾病治療與神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域創(chuàng)新技術(shù)需求與挑戰(zhàn),,神經(jīng)科技前沿技術(shù)需要進一步的轉(zhuǎn)化,促進神經(jīng)調(diào)控與腦機接口領(lǐng)域科研成果轉(zhuǎn)化落地,。

今年5月,,復(fù)旦大學(xué)神經(jīng)調(diào)控與腦機接口研究中心正式獲得批復(fù)成立,目標(biāo)是打造神經(jīng)調(diào)控與腦機接口原理探索,、顛覆性技術(shù)突破與醫(yī)療健康應(yīng)用新質(zhì)生產(chǎn)力的創(chuàng)新引擎,。

據(jù)介紹,該中心服務(wù)于神經(jīng)調(diào)控與腦機接口領(lǐng)域國家重大交叉融合戰(zhàn)略需求,,積極布局神經(jīng)調(diào)控與腦機接口技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用,,打造腦機接口國家隊,,依托類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院,聯(lián)合腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究院,、腦科學(xué)研究院,、大數(shù)據(jù)學(xué)院、集成芯片與系統(tǒng)全國重點實驗室,、附屬華山醫(yī)院,、附屬兒科醫(yī)院7家單位共同建設(shè)。

復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院副院長王守巖研究員對第一財經(jīng)記者表示:“此舉是集聚復(fù)旦大學(xué)醫(yī)理工交叉學(xué)科力量,,構(gòu)建腦機接口理論與技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新動力源,,打造腦機接口領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研合作無縫創(chuàng)新鏈?!?

從團隊的構(gòu)成來看,,“加強基礎(chǔ)研究、臨床醫(yī)學(xué)與工程技術(shù)的合作,,充分發(fā)揮復(fù)旦大學(xué)學(xué)科交叉優(yōu)勢,。”王守巖表示,,“復(fù)旦大學(xué)在腦機接口材料,、電極、芯片及臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用等方面有著十余年的研究積累,,恰逢腦機接口領(lǐng)域發(fā)展的歷史時刻,,中心將助力多學(xué)科科學(xué)家交流合作,面向臨床的重大需求合力攻關(guān),?!?

另據(jù)介紹,依托張江復(fù)旦腦與類腦智能國際創(chuàng)新中心,,中心將打造“腦感知-腦計算-腦調(diào)控”相融合的科研共享平臺,,具備光、聲,、電,、磁等無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控技術(shù),以及開展手術(shù)中,、手術(shù)后植入式深部腦刺激有創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控研究的能力,,具備支撐復(fù)旦大學(xué)、上海市及全國神經(jīng)調(diào)控及腦機接口領(lǐng)域開展相關(guān)科學(xué)研究實驗的共享能力,。

(編輯:映雪)



中國腦機接口發(fā)展提速:“機智”上新,,從實驗室走向市場


 

免責(zé)聲明:

1、本網(wǎng)內(nèi)容凡注明"來源:315記者攝影家網(wǎng)"的所有文字,、圖片和音視頻資料,,版權(quán)均屬315記者攝影家網(wǎng)所有,轉(zhuǎn)載,、下載須通知本網(wǎng)授權(quán),不得商用,,在轉(zhuǎn)載時必須注明"稿件來源:315記者攝影家網(wǎng)",,違者本網(wǎng)將依法追究責(zé)任。
2,、本文系本網(wǎng)編輯轉(zhuǎn)載,,轉(zhuǎn)載出于研究學(xué)習(xí)之目的,為北京正念正心國學(xué)文化研究院藝術(shù)學(xué)研究,、宗教學(xué)研究,、教育學(xué)研究、文學(xué)研究,、新聞學(xué)與傳播學(xué)研究,、考古學(xué)研究的研究員研究學(xué)習(xí),并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé),。
3,、如涉及作品、圖片等內(nèi)容,、版權(quán)和其它問題,,請作者看到后一周內(nèi)來電或來函聯(lián)系刪除。