腦機接口的未來發(fā)展趨勢

吳朝暉

21世紀被稱為“腦研究世紀”，伴隨著腦科學和認知科學的興起與發(fā)展，特別是神經科學與各種工程技術的多元融合發(fā)展，腦與機的界限被逐步打破，進而推動產生了新型智能形態(tài)，即腦機智能。這一新型智能形態(tài)使得信息科學與生命科學得以相互滲透、相互融合。腦機接口技術的出現(xiàn)，在計算機與生物腦之間建立了一條直接交流的信息通道，這意味著既可以將假肢等外部設備的信號直接傳輸給大腦，也可以通過計算機解讀腦部信號，進而直接控制外部設備，為實現(xiàn)腦與機的雙向交互、協(xié)同工作及一體化奠定了基礎。

作為腦機智能領域的戰(zhàn)略必爭技術，腦機接口成為了全球研究最熱門、競爭最激烈的方向之一，推動了以人類為中心的認知與智能活動研究進入發(fā)展新階段，如2016年7月，美國埃隆·馬斯克成立Neuralink公司，致力于研發(fā)超高帶寬的腦機接口系統(tǒng)；2019年4月，美國加州大學舊金山分校在志愿者大腦運動腦區(qū)植入電極，完成了解碼腦電波、在大腦中直接合成語音等工作；2019年7月，F(xiàn)acebook發(fā)布了問答腦機接口系統(tǒng)；2019年10月，法國通過硬膜外皮質腦電（ECoG）與無線傳輸操控外骨骼，幫助癱瘓病人成功實現(xiàn)緩慢行走與暫停等動作，等等。

在這一領域，浙江大學成立了國內最早的侵入式腦機接口研究團隊，主要聚焦感知—運動環(huán)路，遵循從單向到雙向再到閉環(huán)、從大鼠到猴子再到臨床的研究路線，形成了一批具有先發(fā)優(yōu)勢的標志性成果，如2014年9月，浙江大學完成了國內首例以臨床病人意念控制機械手的研究，準確穩(wěn)定地記錄到病人運動決策及運動精細控制的腦部表征數(shù)據；2020年1月，浙江大學發(fā)布了國際首例高齡志愿者臨床侵入式3D運動控制閉環(huán)腦機接口系統(tǒng)，以72歲高齡志愿者腦控機械手完成了喝水、進食、握手等動作。這些成果的涌現(xiàn)將有助于解決失能者功能重建、老年機能增強等人類健康問題，大大增加了研發(fā)超高帶寬腦機接口系統(tǒng)的成功可能性。

面向未來，人工智能、云計算、大數(shù)據等顛覆性科技，將推動人與物理世界的二元空間加速轉向人、物理世界、智能機器、數(shù)字信息世界的四元空間。在交錯并行中，生產力和生產關系都將重構，社會形態(tài)與產業(yè)結構，以及人類思維方式、生活方式都會發(fā)生巨大變化。具體到腦機接口技術領域，將會迎來至少以下四大發(fā)展趨勢：一是腦機信息交互手段從原來的以電為主，走向電、光、磁、聲等各種手段的綜合；二是腦機融合的增強能力逐步從行為增強到各種感知增強，乃至高級認知的增強；三是腦機技術研究的硬件向柔性、無線，以及更加微小化、更加高通量和低功耗方向發(fā)展；四是腦機接口技術有望在神經/精神疾病的診斷、治療、康復等臨床應用領域，引領新的技術發(fā)展。

可以說，腦機接口代表著腦機智能甚至人工智能的一個未來發(fā)展方向，為不同學科交叉會聚提供了成功范例，展現(xiàn)了未來智能化生活的廣闊空間，將推動人類加速邁向腦科學時代。