腦機接口技術革命：人工智能時代的下一場科技浪潮

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" 周程：北京大學哲學系二級教授、博士生導師、科學技術哲學教研室主任、中國科協—北京大學科學文化研究院副院長。兼任國務院學位委員會第八屆學科評議組成員（科學技術史）、全國應用倫理專業學位研究生教育指導委員會委員、中國發展戰略學研究會副理事長。

從讓癱瘓患者重獲行動能力，到實現人類與機器的“意念交互”，這項曾被視為科幻小說的技術正在實驗室和商業市場中快速落地。

腦機接口技術（BCI）的本質，是通過直接捕捉、解碼和轉化大腦神經活動信號，建立人腦與外部設備的實時交互通道。其核心目標在于“繞過人體外周神經與肌肉系統的限制”，常用于替代、修復、補充、增強人體的感覺、運動、語言功能或提升人機交互能力，主要由神經信號采集器、解碼器與效應器構成。

根據技術路徑的差異，腦機接口被分為三類：

" 非侵入式：通過頭皮貼附電極（如EEG設備）采集腦電信號，安全性高但信號分辨率低，多用于消費級產品（如專注力監測頭環）；

" 半侵入式：將電極植入顱腔但置于大腦皮層外，平衡了安全性與信號質量，適用于醫療場景；

" 侵入式：直接將微電極陣列植入大腦皮層，可獲取高精度神經信號，但存在手術風險與排異反應，代表案例為馬斯克旗下Neuralink的“腦芯片”。

近年來，第四類技術——“介入式”腦機接口嶄露頭角。通過血管介入手術將柔性電極輸送至大腦特定區域，既降低了開顱風險，又顯著提升了信號采集能力。

據評估機構測算，2023年，美國腦機接口市場規模為4.9億美元，預計到2033年將達到約23.7億美元，2024～2033年的復合年增長率為17.68%。據該機構評估，2023年全球腦計算機接口市場規模為23.5億美元，預計到2033年將超過約108.9億美元，2024～2033年的復合年增長率為16.55%。其中，美國作為技術策源地，市場規模從2023年的4.9億美元增至2033年的23.7億美元，醫療康復、軍事、游戲娛樂成為三大核心應用領域。

資本熱度印證技術潛力。自2016年馬斯克創立Neuralink以來，美國腦機接口領域融資額逐年攀升。2021年，該賽道單年融資總額突破7.5億美元，創歷史峰值。另一家明星公司Synchron則通過血管介入技術，率先獲得FDA批準開展臨床試驗。

2021年閉環神經調控治療重度抑郁，2023年BrainGate2恢復了漸凍癥患者的溝通能力，2024年Neuralink完成無線柔性腦機接口的植入。2024年Precision的植入電極數達4096個。全球競爭格局已從技術研發競賽，轉向臨床落地與商業模式的比拼。

中國腦機接口產業雖起步較晚，但憑借政策紅利與市場潛力，正加速躋身全球第一梯隊。國家“十四五”規劃將“腦科學與類腦研究”列為重大科技項目，北京、上海、杭州等地相繼設立腦機接口創新中心。

中國科研團隊屢創里程碑。上海交通大學研發的“腦控外骨骼康復系統”，主要用于輔助中風患者進行手部的康復訓練；清華大學團隊開發全球首套“無線腦控自主喝水系統”，通過侵入式電極讓漸凍癥患者恢復基礎生活能力；浙江大學完成國內第一例侵入式腦機接口臨床研究，一位高位截癱的高齡受試者通過侵入式腦機接口控制機械臂完成了喝水、進食等動作，2024年，該受試者又以相同的方式在白板上成功地完成了多個漢字的書寫。

資本市場上，腦機接口企業備受青睞。華為、科大訊飛等科技巨頭已成立專項實驗室，其數據算法優勢或將重塑行業生態。

在2014年的巴西世界杯上，一位癱瘓青年經過6個月的訓練，頭戴電極帽，身披美國杜克大學醫學院研發的“機械戰甲”，用意念開出第一球。2016年10月，志愿者通過腦機接口成功地利用意念控制了一臺機械手臂，并與時任美國總統奧巴馬進行了“握手”。2018年9月，美國DARPA生物技術辦公室主任透露，DARPA于2015年啟動了人腦控多架小型無人機系統研制項目。經過多年研究，受試者已可以借助意念同時操控3架不同類型的模擬飛行器，而且這些飛行器發出的信號可以直接回傳至受試者的大腦，使受試者能夠感知飛機器周圍環境，并據此調整飛行控制策略。2019年在亞洲消費電子展上，日產汽車展示了能解讀大腦信號的腦控車系統，通過對駕駛員車輛操控意圖（如左轉、右轉、剎車等）的預判，提升車輛的操控性能……

面向大眾的非侵入式設備快速普及：美國初創公司OpenBCI推出的Galea頭戴設備，可實時監測注意力水平，用于教育場景優化學習效率；中國強腦科技（BrainCo）開發的Focus頭環已進入數千所學校，幫助學生提升課堂專注度；索尼PlayStation 7將搭載腦電感應手柄，玩家可通過“意念”控制游戲角色動作。

盡管前景廣闊，腦機接口的大規模應用仍面臨嚴峻挑戰。

人腦每秒產生約1TB數據，但現有技術僅能捕捉百萬分之一。信號采集精度、設備長期穩定性、算法泛化能力是三大技術壁壘。例如，侵入式電極可能因免疫反應導致信號衰減；非侵入式設備易受環境噪聲干擾；跨個體、跨場景的腦電解碼模型仍不成熟。

當技術觸及“思維讀取”與“認知增強”，倫理爭議接踵而至：例如，隱私泄露風險：腦電波可能暴露個人情緒、意圖甚至潛意識；技術鴻溝加?。焊蝗送ㄟ^BCI提升智力或體能，或引發社會公平危機身份認知沖擊：當機器深度介入神經活動，“人機邊界”或將徹底模糊。

目前，僅美國FDA、歐盟CE等機構制定了腦機接口醫療器械審批框架，但對消費級增強設備仍缺乏監管。中國雖在2024年出臺《腦機接口研究倫理指引》，但技術分類、應用紅線、責任認定等細則尚未明確。

面對挑戰，我們呼吁建立“技術—倫理—政策”協同創新體系?？蒲袑用妫和七M神經科學、材料學、AI算法的跨學科攻關，重點突破介入式技術、柔性電極、自適應解碼算法；產業層面：醫療機構、科技公司與監管部門共建臨床試驗平臺，加速醫療場景落地；社會層面：開展公眾科普與倫理討論，避免技術濫用與社會割裂。

腦機接口不是一場“替代人類”的顛覆，而應成為“拓展人類可能性”的工具。唯有堅持技術向善、包容發展，才能讓這場革命真正服務于人類福祉。

科學導報記者王小靜根據錄音整理