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病患用意念操控輪椅在小區(qū)遛彎、指揮機(jī)器狗作為“身體延伸”取回外賣，盲人看見色彩，失眠者戴著新設(shè)備安然入睡……在科技與生命交織的疆域前沿，腦機(jī)接口正以其革命性的潛力，從實(shí)驗(yàn)室的精密儀器走向患者真實(shí)的生活場(chǎng)景。

記者從12月17日中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（以下簡(jiǎn)稱腦智卓越中心）召開的侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)生活場(chǎng)景應(yīng)用進(jìn)展新聞發(fā)布會(huì)獲悉，該中心趙鄭拓、李雪團(tuán)隊(duì)今年已完成三例侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)。這標(biāo)志著我國(guó)在侵入式腦機(jī)接口技術(shù)方面成為繼美國(guó)后，全球第二個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段的國(guó)家。

從“二維交互”到“三維生命拓展”全方位突破

在團(tuán)隊(duì)開展的第一例侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)中，受試者的控制對(duì)象是電腦、平板；而在第二例中，應(yīng)用場(chǎng)景已從二維的電子屏幕拓展至三維的物理外設(shè)，智能輪椅和機(jī)器狗成為新的控制對(duì)象。

但這樣的跨越，不僅需要解碼“向左”“向右”的簡(jiǎn)單意圖，更需實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、低延遲的精準(zhǔn)控制，以應(yīng)對(duì)真實(shí)環(huán)境中復(fù)雜的路面狀況和交互任務(wù)。為此，團(tuán)隊(duì)開展技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)突破。

“我們開發(fā)了高壓縮比、高保真的神經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并創(chuàng)新性地融合了多種數(shù)據(jù)壓縮方式。”趙鄭拓研究員介紹，這套混合解碼模型，即便在神經(jīng)信號(hào)相對(duì)嘈雜的環(huán)境中，也能高效提取有效信息，將腦控性能整體提升15%—20%。

家庭、社區(qū)等真實(shí)環(huán)境充滿聲、光、電磁等各類噪聲，受試者自身的生理、心理狀態(tài)也會(huì)波動(dòng)。為此，團(tuán)隊(duì)引入了“神經(jīng)流形對(duì)齊技術(shù)”，其核心是從高維、多變的神經(jīng)信號(hào)中，提取出代表核心意圖的、穩(wěn)定的低維特征，確保解碼器輸入端的魯棒性。

團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“在線重校準(zhǔn)技術(shù)”，則使系統(tǒng)能在日常使用過(guò)程中，實(shí)時(shí)、無(wú)聲地微調(diào)解碼參數(shù)，從而使系統(tǒng)性能始終保持在高位。

最關(guān)鍵的是響應(yīng)速度。人體自然神經(jīng)環(huán)路的傳導(dǎo)延遲在200毫秒左右。而團(tuán)隊(duì)通過(guò)自定義通信協(xié)議，將腦機(jī)接口系統(tǒng)從信號(hào)采集到指令下發(fā)至外設(shè)的端到端延遲，壓縮到了100毫秒以內(nèi)。這使得受試者的控制體驗(yàn)更為流暢自然，意念與動(dòng)作幾乎同步。

“隨著受試者對(duì)腦控外設(shè)的熟練使用，完成任務(wù)所激活的神經(jīng)元數(shù)量會(huì)逐漸減少，但單個(gè)神經(jīng)元的調(diào)控效率和貢獻(xiàn)度提升，會(huì)讓認(rèn)知負(fù)擔(dān)大幅降低?！壁w鄭拓介紹，該名受試者如今僅需花費(fèi)很少的“腦力”就能控制輪椅等設(shè)備，達(dá)到了將外設(shè)內(nèi)化為“身體一部分”的境界。

另?yè)?jù)了解，團(tuán)隊(duì)第三例侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)已順利完成。正是基于臨床試驗(yàn)的成功驗(yàn)證與數(shù)據(jù)積累，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了第一代高通量無(wú)線侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)（WRS01）的“升級(jí)版”（WRS02），后者在多個(gè)維度實(shí)現(xiàn)跨越式升級(jí)，通道數(shù)提升至256。WRS02的首例前瞻性臨床試驗(yàn)即將于近期開展。

與外部生態(tài)協(xié)同加速產(chǎn)業(yè)化

記者了解到，WRS01目前已進(jìn)入中國(guó)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局（NMPA）創(chuàng)新醫(yī)療器械審評(píng)的“創(chuàng)新綠色通道”。這是國(guó)內(nèi)首個(gè)進(jìn)入該“綠色通道”的侵入式腦機(jī)接口產(chǎn)品，標(biāo)志著中國(guó)在這一前沿科技領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程邁出了從臨床驗(yàn)證到市場(chǎng)準(zhǔn)入的關(guān)鍵一步。

據(jù)悉，進(jìn)入“創(chuàng)新綠色通道”，意味著WRS01必須跨越多學(xué)科技術(shù)壁壘，并滿足監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)整套系統(tǒng)的安全性、有效性和可靠性的極高要求。

趙鄭拓介紹，團(tuán)隊(duì)耗時(shí)10年開發(fā)的超柔性電極技術(shù)是WRS01實(shí)現(xiàn)應(yīng)用效果和保障使用安全的基礎(chǔ)。“我們的電極是目前全球最小尺寸的神經(jīng)電極，約為發(fā)絲直徑的1/100。電極彎曲時(shí)產(chǎn)生的作用力，與兩個(gè)細(xì)胞間的相互作用力差不多，這使它能與腦組織兼容，減少免疫反應(yīng)?！彼f(shuō)。

從上游的電極、芯片、算法等，到中游的系統(tǒng)集成與測(cè)試以及整機(jī)解決方案，再到下游于醫(yī)療健康領(lǐng)域落地應(yīng)用，侵入式腦機(jī)接口的產(chǎn)業(yè)鏈非常長(zhǎng)。每一環(huán)都需扎實(shí)，才能支撐起規(guī)?；瘧?yīng)用?！爸袊?guó)發(fā)達(dá)的供應(yīng)鏈，給予了我們極大的支持?！崩钛┭芯繂T說(shuō)。

腦機(jī)接口的價(jià)值實(shí)現(xiàn)，離不開外部智能設(shè)備的發(fā)展。趙鄭拓表示，與外部智能生態(tài)的協(xié)同，是腦機(jī)接口技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地的關(guān)鍵之一。隨著電動(dòng)輪椅、機(jī)器狗、人形機(jī)器人等智能外設(shè)的成熟與普及，腦機(jī)接口的“意念控制”有了更多用武之地。團(tuán)隊(duì)以開放的心態(tài)主動(dòng)與各類智能設(shè)備、應(yīng)用平臺(tái)等合作，共同定義控制協(xié)議和應(yīng)用場(chǎng)景，加速推動(dòng)新品臨床轉(zhuǎn)化與應(yīng)用驗(yàn)證，讓腦機(jī)接口技術(shù)真正走向臨床應(yīng)用。

值得一提的是，團(tuán)隊(duì)敏銳地抓住了“再就業(yè)”這一更深層次的社會(huì)需求，與地方殘聯(lián)的“科技助殘”項(xiàng)目合作，讓第二例受試者找到了線上數(shù)據(jù)標(biāo)注工作，重新成為社會(huì)價(jià)值的創(chuàng)造者。

要在人才培育上有所創(chuàng)新

腦機(jī)接口作為我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的未來(lái)產(chǎn)業(yè)，正加速?gòu)膶?shí)驗(yàn)室向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)。數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2027年，我國(guó)腦機(jī)接口市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到55.8億元。但專業(yè)人才稀缺正制約著這一新興產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。

腦機(jī)接口橫跨生物醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科，對(duì)交叉型人才需求迫切。業(yè)內(nèi)人士表示，當(dāng)前高校培養(yǎng)體系尚未完全適配腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)需求，傳統(tǒng)學(xué)科劃分導(dǎo)致跨學(xué)科知識(shí)體系割裂，且高校教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)技術(shù)需求脫節(jié)，缺乏產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人機(jī)制支撐，“亟須加大自主化培養(yǎng)這一領(lǐng)域的多元化復(fù)合型人才的力度，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供原動(dòng)力”。

“當(dāng)前，國(guó)內(nèi)腦機(jī)接口的主要思路和技術(shù)源頭，還是來(lái)自國(guó)外的，尚未顯示出獨(dú)特的、創(chuàng)新性的發(fā)展?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、腦智卓越中心學(xué)術(shù)主任蒲慕明指出，關(guān)鍵原因在于，我國(guó)科研界在腦機(jī)接口領(lǐng)域“沒有真正鼓勵(lì)創(chuàng)新人才”。

蒲慕明橫向?qū)Ρ攘税Ｂ　ゑR斯克的腦機(jī)接口公司Neuralink，后者將很多研究所的研究組長(zhǎng)吸納到企業(yè)組成龐大的團(tuán)隊(duì)，在一個(gè)體系內(nèi)將所有的要素串聯(lián)起來(lái)，迭代開發(fā)的效率大大提升。

“中國(guó)腦機(jī)接口要真正發(fā)展，一定要在人才培育上有所創(chuàng)新?！逼涯矫鹘ㄗh，設(shè)立青年研究基金，資助有實(shí)力的博士后或博士生，讓他們?cè)缭绲玫街С帜苋ャ@研關(guān)鍵問(wèn)題。

此外，腦機(jī)接口還面臨倫理規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題?！澳壳斑@個(gè)領(lǐng)域的很多臨床標(biāo)準(zhǔn)、醫(yī)療器械功能、產(chǎn)品定義等的標(biāo)準(zhǔn)是缺失的，希望相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或指導(dǎo)性原則盡快出臺(tái)規(guī)范這個(gè)行業(yè)，同時(shí)制定好倫理的底線，也有利于技術(shù)大步前進(jìn)，讓行業(yè)更健康更快速地發(fā)展?！壁w鄭拓說(shuō)。

12月15日，NMPA簽發(fā)了一款侵入式腦機(jī)接口產(chǎn)品用于治療成癮類精神疾病的三類產(chǎn)品注冊(cè)證。隨著北京、上海、南京等地相繼出臺(tái)產(chǎn)業(yè)培育方案，中國(guó)的腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)正在政策與資本的雙重助推下加速前行。從實(shí)驗(yàn)室走向真實(shí)世界，從治療成癮到重建運(yùn)動(dòng)功能和社會(huì)角色，腦機(jī)接口正在打開一扇通往未來(lái)的大門。