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脑机接口迈向规模商用 亟需破解生物相容性难题

0次浏览     发布时间:2025-04-27 19:09:00    

来源:【通信信息报社】

(记者 陈洲)左手丧失活动能力的少年靠“意念”指挥机械臂重新唤醒沉睡的肢体;在广东中山,测试人员头戴脑电波采集设备,在不使用双手的情况下,“脑控”着无人机稳定飞行……

当“意识流”转化为可传输、可解读的“数字信号”,脑机接口这项被誉为“21世纪最具颠覆性的技术”,正在掀起一场碳基和硅基的融合变革。

(图片来源:摄图网)

脑机接口技术不断突破

脑机接口技术作为前沿领域,如今正加速发展,为人类与科技的交互带来革命性的变化。这项技术旨在建立大脑与外部设备之间的直接通信路径,绕过传统的肌肉和神经输出通道,从而实现信息的高效传递与控制。

脑机接口技术的突破,首先体现在对复杂大脑信号的精准解读上。过去,大脑如同一个神秘的黑匣子,其内部信号错综复杂,难以捉摸。但如今,随着神经科学、信号处理等多学科的协同发展,研究人员能够越来越精确地捕捉和分析大脑发出的各种电信号、化学信号等。通过先进的传感器和算法,这些信号被转化为计算机能够理解的指令,从而实现大脑对外部设备的精准控制。例如,不久前,国家神经疾病医学中心主任、首都医科大学宣武医院院长、主任医师赵国光团队与北京脑科学与类脑研究所所长罗敏敏教授团队、北京芯智达科技有限公司联合发布了全球首例无线植入式中文语言脑机接口,成功帮助因渐冻症导致失语的患者重建交流能力的突破性成果。

这不仅是技术上的重大飞跃,更是人文关怀在科技领域的生动体现,为那些被疾病束缚的灵魂带来了希望的曙光。

与此同时,天津大学与脑机海河实验室、清华大学集成电路学院紧密合作,共同开发出一款基于忆阻器神经形态器件的“双环路”无创演进脑机接口系统。这一系统的诞生,标志着脑机接口技术在无创检测与应用方面迈出了坚实的一步。忆阻器神经形态器件的运用,使得系统能够更好地模拟人类大脑的神经元活动,实现更加自然、高效的人机交互。“双环路”设计则进一步提高了系统的稳定性和准确性,为未来脑机接口技术的广泛应用奠定了坚实基础。

这些令人振奋的成果,不仅展示了科研团队们卓越的智慧与不懈的努力,也预示着脑机接口技术广阔的市场前景。

应用场景加速落地

随着更多的研究成果不断落地,脑机接口技术已不再仅仅是实验室里的前沿探索,其应用场景正以惊人的速度加速落地,为生活带来前所未有的变革。

正如中国电信研究院战略发展研究所二级分析师王娜所言:“当前,脑机接口在应用领域呈现出医疗引领、多场景拓展的发展特点,尽管当前技术仍处于早期阶段,但已展现出广阔的应用前景。”

在医疗领域,脑机接口无疑是一颗闪耀的明星。据麦肯锡的精准测算,全球脑机接口在严肃医疗应用方面的潜在规模高达150亿-850亿美元,消费医疗应用潜在规模也在250亿-600亿美元。这一庞大的市场规模背后,离不开业内的科技创新。对于瘫痪患者而言,脑机接口技术有望帮助他们重新掌控肢体行动;对于神经系统疾病患者,通过监测大脑信号实现精准诊断和个性化治疗方案的制定,极大地改善了患者的生活质量和康复希望。

然而,脑机接口的影响力远不止于医疗范畴。如今,这项前沿技术正稳步向教育、娱乐等多个领域渗透。在娱乐领域,非侵入式设备在VR游戏中的意念交互应用已经进入试点阶段。玩家只需凭借大脑发出的信号,就能在虚拟世界中自由驰骋、做出各种动作,这种沉浸式的体验将游戏的互动性和趣味性提升到了全新高度。在教育领域,脑机接口同样崭露头角,通过对学生大脑信号的监测,实现对学生注意力的精准评估,教师可以据此及时调整教学策略,实现个性化教学,提高教育教学的质量和效率。

从长远视角来看,脑机接口甚至有可能成为元宇宙的核心交互入口。想象一下,人们无需繁琐的操作设备,仅凭大脑的思维活动,就能无缝进入元宇宙世界,与虚拟环境进行自然流畅的交互。不仅如此,脑机接口还有望驱动智能家居、无人驾驶等场景的革新。在智能家居场景中,人们可以通过大脑信号轻松控制家中的各种设备,实现真正的智能化生活;在无人驾驶领域,驾驶员的大脑信号能够直接与车辆控制系统相连,实现更加高效、安全的驾驶操作。

随着脑机接口技术应用场景的不断落地,一幅充满无限可能的未来画卷正逐步勾勒而出,人类社会也正迈向一个全新的智能时代。

向规模商用跃迁仍面临挑战

当前,脑机接口产业呈现迅猛的发展势头,正站在从技术突破迈向规模商用的关键临界点上。这本该是产业迎来腾飞的前夕,然而,依旧有诸多挑战如巨石般横亘在眼前。

中国科学技术发展战略研究院副研究员尹志欣深刻指出,现阶段脑机接口产业存在着多方面亟待解决的问题,包括侵入式设备在生物相容性以及长期稳定性、高端专业人才储备相对匮乏、产业成本居高不下、伦理监管框架尚不完善等等。

首当其冲的便是侵入式设备所面临的困境。要解决脑机接口产业中侵入式设备在生物相容性及长期稳定性方面的难题,需多管齐下进一步扩大科技创新力度。在材料研发上,探索新型生物兼容材料,降低免疫反应。优化设备设计,使其更贴合大脑生理结构。加强长期监测研究,建立反馈机制,及时调整改进。此外,跨学科合作至关重要,集合生物、材料、医学等领域智慧,共同攻克这些难点痛点。

其二,为解决脑机接口产业高端专业人才匮乏、跨学科人才培养体系不完善的问题,可采取多种措施。高校应整合资源,开设跨学科课程与专业,打破学科壁垒,促进知识融合。科研机构与企业加强合作,提供实践平台,让学生参与实际项目,积累经验。设立专项奖学金,吸引优秀人才投身该领域。定期开展学术交流活动,拓宽人才视野,提升其综合素养,满足产业发展需求 。

其三,要解决脑机接口产业成本居高不下的问题,需要多方发力。政府层面,加大对相关研发的资金扶持与补贴力度,减轻企业负担。企业自身要持续投入研发,通过技术创新提高生产效率,降低原材料消耗。产业上下游加强协作,形成规模化效应,降低采购成本。此外,鼓励产学研深度融合,加速科研成果转化,减少不必要的中间环节,从而有效降低整体成本 。

最后,要解决脑机接口产业伦理监管问题,首先应组织多领域专家共同研讨,制定符合国情与行业发展的基础准则。立法部门要加快相关法律法规的起草与推进,明确责任边界。建立专门监管机构,对研发、应用全流程严格审查。同时,加强公众参与,广泛听取意见,确保监管框架科学合理、切实可行。

我国脑机接口产业虽前景广阔,但要实现从技术突破到规模商用的顺利跃迁,必须直面并妥善解决上述诸多挑战,才能在未来的科技竞争中开辟出一条光明大道。

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