過去幾年發表的一系列研究宣告了動物之間、人之間甚至人鼠之間腦活動的直接傳輸。這種“腦腦對接”(BBI)通過連接兩個個體的大腦實現了腦活動的實時直接傳遞。雖然目前的腦機接口技術與科幻作品中的描述無法比擬,但通過意念簡單操縱機器,正一點一點走進現實。

　　前不久，在國內，由腦陸科技聯合神經調控技術國家工程實驗室共同舉辦的首屆“腦科學開放日”在北京舉行。

　　在腦科學開放日現場，清華大學人工智能研究院院長張鈸院士講起了為何已經歷過「三起兩落」發展階段的人工智能，依然存在停滯的困擾——人工智能的基礎理論薄弱。張鈸院士表示：人工智能的基礎理論其所以遲遲未能建立起來，根本的原因在于我們對人類大腦與智能了解得太少，因此發展第三代人工智能的關鍵在于與腦科學研究的結合。

　　而要實現人機共生的構想，同樣離不開對于人類大腦的深入了解，這也是我們今天為什么如此重視腦科學研究的原因。

　　近期在國外，約翰 · 霍普金斯大學的研究人員，已經證明了通過在混合現實環境中整合神經刺激來 " 感覺 " 虛擬物體的能力。

　　這項研究的參與者—— Robert "Buz" Chmielewski 之前通過腦機接口同時控制了世界上最先進的兩個假肢，并使用大腦信號用兩個假肢來喂食自己。而現在，他已經成為了證明虛擬觸覺的第一人。該研究是神經增強行動 ( NEO ) 項目的一部分，該項目由美國國防高級研究計劃局資助，旨在研究神經多路融合。除了 NEO 項目，APL 實驗室還致力于神經界面研究的主要部分，以尋找恢復失去的功能、增強自然能力、整合生物和人工智能的新方法，并使神經技術在非侵入性的情況下越來越容易獲得。

　　腦機接口（Brain Computer Interface，BCI）概念為 1976 年由加州大學洛杉磯分校的雅克·維 達爾(Jacques J. Vidal)提出，其本質是采用神經蕾絲或神經織網技術把網狀植入物黏在大 腦皮層，建立人或動物腦部與機器的直接連接以實現信息交互。

　　一個完整的腦機接 口過程包括腦電信號采集、信息解碼處理、再編碼和反饋四個步驟實現，即在大腦皮質的 運動神經位置外接或植入微型電極，由固定在人/動物頭部的連接器負責接收大腦發出的神 經信號，然后連接器將神經信號發送到信息轉換平臺，進而將信息指令反饋到終端機器以 完成指令。

　　2012 年，一名因神經系 統疾病導致四肢癱瘓十年的女性經過數周訓練實現用意識控制機械手臂流暢完成抓取移動 物體以及吃飯等動作；

　　2014 年，一名截肢殘接少年在巴西世界杯開幕式上身穿機器戰甲憑 借腦機接口和機械外骨骼成功開球；

　　2020 年，馬斯克發布第二代 Neuralink 腦機接口設備， 以三只小豬為實驗對象展示了新款侵入式腦機接口設備的自動植入、信息讀取、行為預測 以及移除等功能；

　　2021 年，Neuralink 發布視頻顯示大腦植入芯片的猴子通過意念打電子 游戲。在這一系列的展示中，我們看到曾經電影《阿凡達》、《黑客帝國》中通過直接讀取 大腦信號控制的科幻場景正隨著科技進步逐步走入現實。

　　在第一步信息采集階段，根據采集方式的不同又可將腦機接口分為侵入式、非侵入式。

　　侵入式可將腦機接口設備直接植入到人/動物大腦灰質或顱腔內，能夠獲取相對高頻、 準確的神經信號，不僅能夠通過讀取腦電信號來控制外部設備，還能夠通過精確的電流刺 激讓大腦產生特定感覺，但實現難度較高，目前研發及商用主要集中在高端醫療康復領域；

　　 非侵入式則是在人/動物大腦外部佩戴腦機接口設備，通過采集頭皮腦電獲取腦部信息，但 信息精度及分辨率較低，可用于簡單的信號判斷與反饋，但較難傳達復雜指令，如幫助肢 體殘障人士通過意念操控機械骨骼，或用于 VR/AR 游戲應用的基礎手勢控制。

　　盡管侵入式腦機接口實現難度較高，但更高頻、高精度的信號傳輸奠定了其作為腦機接口 終極實現方式的必要性。

　　2019 年，Neuralink 發布初代腦機接口侵入式設備，是由置于人 耳后側以 USB 形式連接的腦接芯片散出導線，連接到植入大腦的電極從而記錄大腦活動并 刺激大腦神經元。

　　2020 年，Neuralink 發布第二代可置于頭骨下方的侵入式腦機接口設備， 將實驗對象從小白鼠轉到小豬，并將腦機接口設備體積壓縮至寬 22.5mm、厚 8mm 的圓片， 并通過縫紉式外科手術機器人完成芯片植入的自動化操作。

　　根據發布會馬斯克介紹，Neuralink 第二代腦機接口可以通過 1024 個穿透腦細胞的薄電極與腦細胞交流，有望應用 于癱瘓、失憶等神經系統性疾病，計劃于 2023 年將 Neuralink 侵入式腦機接口推向市場。

　　除 Neuralink 之外，我們看到 2000 年至今海內外已有約 20 家布局非侵入式及侵入式腦機 接口的企業成立，應用方向以醫療康復、健康監測、游戲娛樂為主。其中，2015 年成立的 CTRL-Labs 已于 2019 年被 Facebook 收購，而國內同期成立的 BrainCo 也已完成數千萬 美元 A 輪融資。結合當前產業發展現狀，我們認為，在經歷了智能手機、虛擬現實、增強 現實等一系列終端設備創新后，腦機接口有望成為未來人機交互的全新模式，醫療康復、 教育科技和游戲娛樂有望率先實現商業化。

　　醫療方向的應用主要分為“強化”和“恢復”兩方面。“強化”主要是指將芯片植入 大腦，以增強記憶、推動人腦和計算設備的直接連接，即“人類增強”（Human Intelligence， HI）。淺層次的研究是腦機單向，更深一層次的將是機腦雙向。

　　目前，涉及“強化”的公司 包括 Kernel 及馬斯克創辦的 Neuralink。“恢復”方向相對更易實現，是指可以針對多動癥、 中風、癲癇等疾病做對應的恢復訓練，主要采取神經反饋訓練的方式。“恢復”在全球的一 些醫院、診所、康復中心中已經得到廣泛應用。此外，冥想減壓等“保健”方向的應用也 是腦機接口應用的潛在市場之一。

　　教育科技方面，以波士頓創業公司 BrainCo（未上市）為主的公司主要研發方向是針對學生 注意力值進行實時探測，從而幫助老師及時了解課堂情況改變教學方法。這一領域的市場 開拓目前主要在 B 端，2021 年 4 月 BrainCo 發布了腦科學智慧教育應用方案，并與中國教 學儀器設備有限公司共同簽署戰略合作協議，雙方將共同開發與落地人工智能和腦科學相 關的教育教學應用方案，推動腦機接口技術在教育領域的應用，幫助學生和教師在專注力 訓練、心理緩壓、腦科學 STEAM 課程及 AI 輔助教學等多個維度獲得提升。

　　腦機接口快速發展,采用VR/AR/MR相關技術的醫療行業垂直領域會得到蓬勃發展的機遇期。微美全息作為目前國內領先的全息AR平臺,擁有全球領先的3D計算機視覺技術和SAAS平臺化技術,通過AI算法把普通影像變成全息3D內容,廣泛應用在全息廣告、全息娛樂、全息教育、全息通訊等領域，將在全息服務、整機硬件能力、視覺設計、服務能力、產業鏈五大領域全面出擊,建立競爭壁壘，加速腦機接口向人機交互的方向發展。

　　據了解，微美全息還擁有的全息IP內容,可追究到虛擬全息內容的格式到3D模型再到全息虛擬產品。近5000個全息虛擬IP權益內容,包括全息動漫、虛擬直播、虛擬偶像和虛擬社交。其中,2,961個全息IP用于虛擬教育,851個全息IP用于虛擬旅游,739個全息IP用于虛擬藝術和娛樂,103全息個IP用于虛擬科學。

　　如果將5G比喻成無限寬廣的信息高速公路,那么AR、MR、體感、全息、腦機接口等技術,就是奔跑在這條信息公路上的各種各樣的車輛。因為公路足夠寬敞,各種各樣的車輛可以極速飛奔,于是就產生了各種創新的模式。

　　人工智能發展的未來將是人機協同、人機共生，既不是簡單的人類制造、控制、利用機器，更不可能是人工智能取代人類。因為人機各有所長，互為補充，可以共同合作，建立一個更加和諧與美好的社會。