“脑机接口”频频上新 离日常生活还有多远

近年来,国内外脑机接口领域的最新研究进展接连发布,产业界也在加快推进该技术的临床应用和产业化。2023年10月,全球首例无线微创脑机接口临床试验在北京

  当人工智能还在不断挑战人们对未来科技发展的想象力,当元宇宙概念持续火热、引领科技新潮时,脑机接口技术正逐渐从实验室走向市场,产业化进程不断加速,有望成为连接现实与虚拟世界的关键桥梁。

  6月20日,2024世界智能产业博览会在天津开幕,会议期间,脑-机接口未来产业创新发展主题活动举行。这场活动不仅集中发布了多项脑机接口领域的创新成果,还邀请了百余名政企学研代表,围绕加速脑机接口技术多场景商业落地展开讨论。

  其中,天津大学、脑机交互与人机共融海河实验室、中国电子等单位,集中发布了“云脑”医学大模型、“片上脑-机接口”智能交互系统以及“神工-神行”混合驱动虚拟现实步行系统等多项脑机接口领域阶段性成果。

  “脑机接口”技术成果频频上新,离日常生活应用还有多远?假肢控制、记忆改善、神经系统疾病治疗、虚拟现实游戏……不久后的一天,人们或将面临一个全新交互方式的未来。

  或将取代手机

  脑机接口技术是在大脑与外部设备之间创建信息通道,通过采集和解码中枢神经活动进行意图识别和输出,操控外部装置并接收反馈信息,构成闭环的人机交互系统。目前,该技术主要应用于人体机能障碍的补偿与修复,以及人类行为能力的增强。

  尽管当前这项技术大多处于实验研究阶段,其临床应用缺乏系统性的验证,然而,对其未来发展的无限可能,已经存在于业内人士的认知中。就在前不久,埃隆·马斯克高仿号“Not Elon Musk”发文称:“你会在你的大脑上安装一个Neuralink(意为神经连接)接口,让你通过思考来控制你的新X手机吗?”

  埃隆·马斯克本人对此的回应是,“未来将不会再有手机,只有Neuralink。”

  Neuralink是由埃隆·马斯克创立的公司,专门研究脑机接口技术。今年1月,马斯克的脑机接口公司进行了首次大脑芯片植入试验,利用电流让电脑和脑细胞互联,实现“人机交互”。据当地媒体报道,美国食品药品监督管理局已批准了Neuralink公司将其大脑芯片植入第二位受试者脑内的申请,这项试验在6月进行。目前已经有1000多名四肢瘫痪的患者愿意接受Neuralink的试验,该公司计划,到2030年将为超过2.2万人植入芯片。

  取代手机?植入越来越多的人类大脑?这不禁让人思考,脑机接口技术是否将引领人们走向一个前所未有的未来?

  “脑机交互技术属于生物与信息融合领域的人机交互新模式,涵盖了医学、数学、物理、化学、计算机、电子、机械、材料、信息等多学科领域专业知识,具有跨学科深度交叉融合的鲜明特色。”天津大学医学工程与转化医学研究院副院长许敏鹏对中青报·中青网记者说。

  由天津大学副校长明东教授带领的神经工程团队,是目前国内最先从事脑机接口领域研究的团队之一,长期探索脑机接口技术在不同场景中的应用可能性。截至目前,该团队研发了神经调控式机械外骨骼系统“神工-神甲”和可穿戴式脑控外肢体手指机器人系统“神工-灵犀指”,后者首次实现了脑控与外肢体机器人系统的可穿戴集成,可为肢体运动与感知功能的补充和增强提供新途径;团队研发的混合驱动外骨骼+虚拟现实步行康复系统“神工-神行”,正是这次世界智能产业博览会发布的重要成果之一。该成果搭建虚拟现实沉浸式多康复应用场景,正在多家三甲医院开展百例级临床验证实验。

  在4月26日举行的2024中关村论坛年会“脑机接口创新发展与应用论坛”上,明东也在主旨报告中提到,用于检测大脑状态和功能的被动式脑机接口,将在高性能人机系统中得到广泛应用。

  “伴随高通量脑机接口技术的成熟,真正的Cyber-man(赛博人),或将成为现实。”明东说。据了解,“赛博人”这一概念,是指生命体与非生命体有机融合的智能形态,它的出现将使得人与机器人的边界逐渐模糊。

  脑机接口技术是否会成为解锁人类潜能的新钥匙?许敏鹏认为,脑机接口技术存在潜力和可能性,但同时也伴随着许多复杂的问题和挑战。

  “脑机接口技术确实为我们提供了一种全新的方式,来探索和利用大脑的功能。通过直接与大脑进行通信,我们有可能解锁之前无法触及的人类潜能,包括提高记忆力、学习能力、运动能力、情绪管理能力等。这种技术也有望为神经系统疾病患者提供新的治疗方法,存在为普通人提供超越生物极限的可能性。”许敏鹏说。

  成果频频上新

  随着科学家对脑机交互技术的不断探索与应用转化,“赛博人”或许正在从一个概念走向现实。

  正如天津大学校长、中国工程院院士金东寒在世界智能产业博览会上所说的那样,当前,脑机交互技术正在推动神经工程、智能医学、生物医学等交叉学科的重大理论、技术和应用创新,“这将有助于营造更具活力的脑机接口创新业态”。

  在基础元件领域,有脑机接口编解码专用芯片“脑语者”;在航空航天领域,有包括世界首套在轨脑-机交互操作系统平台在内的设备,已经陆续在神舟十一号、神舟十八号等实现应用;在康复医疗领域,有用于全肢体中风康复的“纯意念控制”人工神经机器人系统“神工-神机”;在神经重症领域,神经重症脑积水精确客观诊疗系统“神工-神篙”,能将诊断时间从3天缩减为30分钟……

  许敏鹏告诉记者,团队在脑机接口领域的创新技术,将推动人机交互方式由“显性行为交互”到“隐性意念交互”的变革,促进脑机接口技术在临床康复、航天医学及相关领域的产业化进程,提高我国脑机接口领域研究的全球竞争力,助力新一代脑机智能交互技术的快速发展。

  近年来,国内外脑机接口领域的最新研究进展接连发布,产业界也在加快推进该技术的临床应用和产业化。2023年10月,全球首例无线微创脑机接口临床试验在北京宣武医院成功实施,为一名因车祸造成的四肢瘫痪患者实现了自主喝水等脑控功能;浙江大学、复旦大学、中国科学院深圳先进技术研究院等,也在该领域取得了重要的科研成果。

  在2024中关村论坛年会上发布的“北脑二号”智能脑机系统,是这一领域的重要成果之一。据了解,北京脑科学与类脑研究所联合北京芯智达神经技术有限公司,成功构建“北脑二号”高性能侵入式智能脑机系统。其自主研发的高通量柔性微丝电极、大通道数高速神经电信号采集设备,能有效支撑高效运动想象神经编解码的开发。另外,“北脑二号”在国际上首次实现猕猴对二维运动光标的灵巧脑控——这一突破,为更自然、更灵活的新一代神经假肢的开发等临床应用奠定了基础。

  “脑机技术的发展亟待一个更为高级且全面的设计规划。具体而言,我们需要深入考量如何有效地整合资源,实现科研、产业界、临床实践与监管机构之间的全面协同与融合。这一规划需从全局出发,统筹兼顾,确保各方资源得到优化配置,从而推动脑机接口技术的持续创新与进步。”北京脑科学与类脑研究所所长罗敏敏对中青报·中青网记者说。

  在脑机接口创新发展与应用论坛上,脑机接口产业联盟发布了《2024脑机接口产业创新十大案例》,应用场景包括情绪的检测与评估、辅助睡眠、脑创伤患者的治疗与康复训练等。天津大学神经工程团队参与的“神工”系列成果也在其中。

  “交叉学科协同创新将加速脑机接口等技术形成‘新质生产力’,有助于促进产业升级和社会发展,对医疗、教育、娱乐、军事等多个领域产生深远影响,为社会带来更多的福祉。”许敏鹏说。

  他同时也提到,脑机接口技术带来了一系列伦理、法律和社会问题。

  “如果这种技术被用于提高智力或体能,那么社会不平等可能会加剧。此外,我们还必须考虑如何保护个人的隐私和自由,避免技术被滥用或误用。最后,技术本身也面临着许多挑战。例如如何确保脑机接口的安全性和稳定性,如何避免对大脑造成损害,以及如何解决现有技术瓶颈等。”许敏鹏说。

  临床研究有了共识

  在许敏鹏看来,技术发展的同时,要充分考虑并解决伦理、法律和社会问题,确保技术的安全和公正使用,只有这样,才能充分发挥脑机接口技术的潜力,推动人类社会进步。

  “在开展研究前,研究者必须提交详细的伦理审查申请,确保研究符合伦理标准和规定。在研究过程中,研究者应严格遵守伦理准则,尊重受试者的知情权和选择权,并采取一切必要措施,确保受试者在研究过程中的安全,包括严格的手术操作、设备监测和应急处理方案。在研究结束后,研究者应对受试者进行长期的随访和评估,确保他们的健康和权益得到持续地关注和保护。”许敏鹏详细向记者解释。

  他还提到,受试者的个人信息和实验数据也应得到严格保护,“防止任何形式的泄漏和滥用”。研究者也要保持科学研究的严谨性,确保实验设计合理、数据收集准确、分析过程严谨,并对实验结果进行客观、公正的解读,并避免任何形式的学术不端行为。

  作为一项在大脑与外部设备之间建立连接的新型交叉技术,脑机接口既是国际上竞相发展的科技前沿技术,与此同时,也是让研究者与大众都不得不谨慎对待的技术。

  “对待脑机接口技术,一方面要有政府监管,保证伦理保证安全,另一方面也需要保证开创性和一定的灵活度。任何突破性的疗法,最担心的是被滥用,因此,严格的监管是必要的。在监管之下,要鼓励创新。”罗敏敏对中青报·中青网记者说。

  2024年年初,由清华大学医学院教授洪波团队和首都医科大学宣武医院院长赵国光、主任医师单永治团队合作的全球首例无线微创脑机接口临床试验成果发布。脑机接口创新发展与应用论坛期间,赵国光在谈到脑机接口诊疗面临的挑战时,列出了“侵入性与安全伦理及隐私问题”。

  在论坛上,神经外科医学家、中国科学院院士赵继宗发布了《神经系统疾病脑机接口临床研究实施与管理的中国专家共识》。他提到,2024年3月,中华医学会神经外科分会在年会期间组织了50余名神经外科医生,进行了关于中国脑机接口临床医学研究共识的讨论。形成共识,一是为了让研究者能够“更好地投入我国脑机接口整个研发中”,二是为了保护病人的利益,使临床研究最后落地这部分能够“更加安全科学,保证研究全过程正常实施”。

  共识提出“不伤害、尊重自主、隐私保护、透明公开、公平公正的伦理原则”,以促进脑机接口临床研究“符合伦理规范”;共识还专门提到,“临床研究应确保的主要目标为患者功能改善,而非正常人群的功能增强”。

  “这在推动我国脑机接口的临床应用,特别是植入型脑机接口技术的临床应用方面,将发挥重要的作用。”赵继宗说。

  正如工业和信息化部党组成员谢远生在“脑机接口创新发展与应用论坛”致辞中所说,随着脑机接口技术的不断“上新”,要健全脑机接口法制监管体系,坚持促进创新与防范风险相统一,完善多方参与、协同控制、高效互动的治理模式。从制度建设、标准规范、立法研究等方面,健全完善行业统一政策,在保证技术进一步发展的同时,加强统一监管和伦理指引,确保脑机接口技术的安全应用。

  “希望大家以此为契机,进一步加深脑机接口领域的国内外交流合作,共同推动产业健康发展,实现共治共享共赢。”谢远生说。

(来源:中国网)
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