電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李彎彎）近日，華為技術(shù)有限公司與天津大學(xué)公開一項(xiàng)名為“人機(jī)交互方法、人機(jī)交互裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)”的新專利，也就是人們說的“腦機(jī)接口”技術(shù)。

從摘要信息來(lái)看，該技術(shù)提供一種人機(jī)交互方法，該方法包括：顯示人機(jī)界面，該人機(jī)界面包括可操作對(duì)象和視覺刺激區(qū)域；對(duì)該可操作對(duì)象執(zhí)行第一操作命令，其中，該第一操作命令根據(jù)第一信號(hào)確定，該第一信號(hào)為用戶注視第一區(qū)域產(chǎn)生的腦電信號(hào)，該第一區(qū)域?yàn)樵撘曈X刺激區(qū)域周圍的多個(gè)區(qū)域中的區(qū)域，該用戶注視該多個(gè)區(qū)域中不同的區(qū)域產(chǎn)生不同的腦電信號(hào)，該不同的腦電信號(hào)指示執(zhí)行與該可操作對(duì)象相關(guān)的不同的操作命令。

此技術(shù)能夠使用戶無(wú)需直視視覺刺激且快速下發(fā)不同的操作命令，提高用戶體驗(yàn)。

腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用前景

大腦是人類思想、情感、感知、行動(dòng)和記憶的源泉，大腦的復(fù)雜性賦予人類智慧。近年來(lái)，研究大腦認(rèn)知的神經(jīng)科學(xué)已經(jīng)在分子細(xì)胞、關(guān)鍵元器件、軟硬件開發(fā)、應(yīng)用系統(tǒng)、儀器儀表等多方面取得進(jìn)展和突破，這使得腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)的商業(yè)應(yīng)用逐漸成為可能。

腦機(jī)接口是指在人或動(dòng)物的腦與具有處理或計(jì)算能力的設(shè)備之間，創(chuàng)建用于信息交換的連接通路，實(shí)現(xiàn)信息交換及控制。按照信號(hào)采集方式不同，腦機(jī)接口主要分為植入和非植入兩種技術(shù)路線。

植入式腦機(jī)接口是有創(chuàng)方式，是指對(duì)深入到顱骨以下的組織進(jìn)行信號(hào)采集和記錄。常見技術(shù)手段包括皮層腦電圖、單個(gè)神經(jīng)元的動(dòng)作電位和局部場(chǎng)電位。也有技術(shù)以介入為手段，以創(chuàng)傷性較小的方式將電極送入顱內(nèi)血管來(lái)采集腦電信號(hào)。

植入式腦機(jī)接口記錄的信號(hào)時(shí)空分辨率高、信息量大，能夠?qū)?fù)雜任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確控制，主要應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域，最有可能率先落地并帶來(lái)市場(chǎng)收益的是神經(jīng)替代、神經(jīng)調(diào)控相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品。其中，神經(jīng)替代腦機(jī)接口技術(shù)國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)進(jìn)入科研臨床階段，主要針對(duì)感覺和/或運(yùn)動(dòng)神經(jīng)損傷人員（如癱瘓、失語(yǔ)和失明患者）做基本功能替代或功能重建。

非植入式腦機(jī)接口采用無(wú)創(chuàng)采集技術(shù)在頭皮表面或附近采集大腦響應(yīng)信號(hào)。常用技術(shù)手段包括腦電圖、功能近紅外光譜、腦磁圖、功能核磁共振成像。非植入式腦機(jī)接口由于安全無(wú)創(chuàng)，因此得到了廣泛的研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，但受限于在腦外采集信號(hào)的強(qiáng)度與噪聲干擾，目前可實(shí)現(xiàn)的腦機(jī)交互性能有限。

非植入式腦機(jī)接口技術(shù)可應(yīng)用在更廣泛的生活生產(chǎn)領(lǐng)域，正逐步在康復(fù)訓(xùn)練、教育娛樂、智能生活、生產(chǎn)制造等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)界在非植入腦機(jī)接口領(lǐng)域普遍重視面向產(chǎn)業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域的研究，配合虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、眼動(dòng)儀、外骨骼等外設(shè)，利用非植入式腦機(jī)接口系統(tǒng)開展多場(chǎng)景應(yīng)用探索。

總結(jié)來(lái)說，腦機(jī)接口在醫(yī)療領(lǐng)域，教育娛樂、智能生活、生產(chǎn)制造，以及目前備受關(guān)注的元宇宙領(lǐng)域都將有很好的應(yīng)用。未來(lái)隨著應(yīng)用逐步拓展，腦機(jī)接口的市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)不斷提升。據(jù)麥肯錫報(bào)告，預(yù)計(jì)2030-2040期間腦機(jī)接口相關(guān)市場(chǎng)規(guī)模將可達(dá)700億到2000億美元。
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腦機(jī)接口技術(shù)進(jìn)展和挑戰(zhàn)

面對(duì)廣闊的應(yīng)用前景，國(guó)內(nèi)外諸多企業(yè)已經(jīng)入局該領(lǐng)域，包括IBM、高通、Facebook等傳統(tǒng)科技企業(yè)，以及眾多初創(chuàng)公司，包括國(guó)外的Neuralink、Blackrock Neurotech、Synchron等，以及國(guó)內(nèi)的科大訊飛、三七互娛、BrainCo、博?？?、NeuraMatrix、腦陸科技等。

目前多家企業(yè)已經(jīng)取得一定進(jìn)展。NeuraLink是由包括馬斯克在內(nèi)的八位創(chuàng)始人于2016年創(chuàng)立的公司，其開發(fā)的腦機(jī)接口設(shè)備于2020年7月獲得了FDA的突破性設(shè)備認(rèn)定，2021年獲得許可進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)。這款設(shè)備類似一枚硬幣，將在頭骨上制造一個(gè)直徑約一英寸的洞，連電池、藍(lán)牙、導(dǎo)電充電器和電極一起植入大腦的運(yùn)動(dòng)皮層。

Synchron被稱為“支架”的設(shè)備可以插入大腦，而不會(huì)穿透頭骨或損傷人體組織。醫(yī)生可以在病人的頸部做一個(gè)切口，通過頸靜脈導(dǎo)管將支架送入位于運(yùn)動(dòng)皮層內(nèi)的血管。今年7月，紐約西奈山醫(yī)療中心的醫(yī)生將一個(gè)由電線和電極組成的1.5英寸長(zhǎng)的植入物插入一名ALS（肌萎縮性側(cè)索硬化癥）患者的腦部血管。這是Synchron在美國(guó)進(jìn)行的第一次手術(shù)。

Blackrock Neurotech的技術(shù)涵蓋材料、可植入電子產(chǎn)品、小型化、系統(tǒng)集成和監(jiān)管等。2021年該公司宣布其開創(chuàng)性腦機(jī)接口設(shè)備MoveAgain已被FDA授予突破性設(shè)備。該設(shè)備可以讓無(wú)法移動(dòng)的患者只需通過思考即可控制鼠標(biāo)光標(biāo)、鍵盤、移動(dòng)設(shè)備/平板電腦、輪椅或假肢。

今年6月，我國(guó)自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首款介入式腦機(jī)接口在北京成功完成動(dòng)物試驗(yàn)。該試驗(yàn)的介入式腦機(jī)接口由南開大學(xué)人工智能學(xué)院教授段峰團(tuán)隊(duì)牽頭，與上海心瑋醫(yī)療科技股份有限公司聯(lián)合研發(fā)。該試驗(yàn)突破了介入式腦電電極、血管內(nèi)腦電采集等核心技術(shù)，完成了支架、導(dǎo)管等神經(jīng)介入器械產(chǎn)品研制，解決了傳統(tǒng)侵入式腦機(jī)接口對(duì)腦區(qū)造成不可逆損傷的弊端。

腦機(jī)接口已經(jīng)成全球科技前沿?zé)狳c(diǎn)，在面向未來(lái)的科技創(chuàng)新發(fā)展中占有重要地位。然而腦機(jī)接口的產(chǎn)業(yè)鏈也很復(fù)雜，其中很多環(huán)節(jié)仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。

比如采集芯片，其微型化設(shè)計(jì)是植入式腦機(jī)接口系統(tǒng)核心挑戰(zhàn)之一。針對(duì)各項(xiàng)問題，國(guó)內(nèi)外許多團(tuán)隊(duì)也提出了各自的解決方案，比如，針對(duì)芯片微型化的問題，放大器與DAC結(jié)合的數(shù)字-模擬混合反饋技術(shù)可大幅縮小采集芯片的片上面積。比如對(duì)于采集芯片的超低功耗需求，有團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基于反相器結(jié)構(gòu)的超低壓展波放大器，非常適合植入式場(chǎng)景。

小結(jié)

華為向來(lái)注重在先進(jìn)技術(shù)方面的投入，腦機(jī)接口作為前沿技術(shù)熱點(diǎn)，自然也是其研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。不僅僅是華為，眾多科技企業(yè)都在加強(qiáng)對(duì)腦機(jī)接口的布局。很明顯，當(dāng)前正是腦機(jī)接口從科學(xué)研究到產(chǎn)業(yè)落地的關(guān)鍵時(shí)期，接下來(lái)隨著眾多巨頭企業(yè)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，腦機(jī)接口技術(shù)將會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)應(yīng)用落地，腦機(jī)接口的市場(chǎng)規(guī)模也將隨著不斷擴(kuò)大。