北京抢抓脑机接口产业“奇点”

李雪

近日，美国企业家埃隆· 马斯克宣布， 其所创办的脑机接口公司Neuralink 正式开始招募第二个接受脑机植入的患者。此前，第一位脑机设备植入实验的患者已经成功手术100 余天。

脑机接口，这一未来产业引人关注。其在医疗、工业、教育、航天航空、交通等多种领域具有广阔发展前景和巨大市场潜力。2024 中关村论坛期间，《加快北京市脑机接口产业发展行动方案（2024-2030）（征求意见稿）》发布。在脑机接口产业加速演进的当下，北京市正抢抓产业“奇点”机遇，打造高水平脑机接口产业高地。

颠覆性技术实现“读脑”

所谓脑机接口，通俗来讲是一种“读脑”技术，实现让人的大脑和电脑或其他电子设备直接“对话”。通过这种技术，可以把大脑的想法转换成电脑可以理解的信号，或者把电脑的信号转换成大脑可以理解的指令。它可以让残疾人或者脑部疾病的患者恢复一定的运动能力，获得一些简单的交互能力。

研究数据显示，1990 年至2021 年，全球超过三分之一的人口受到神经系统疾病的困扰，包括中风、婴儿脑损伤、痴呆症、癫痫、孤独症等，给医疗系统和社会经济发展带来巨大负担。

“脑机接口为神经系统疾病治疗开辟新路。”神经外科医学家、中国科学院院士赵继宗在2024 中关村论坛上公开表示，脑机接口可以替代、恢复、增强、补充脑功能，为脑功能损伤患者带来希望。

近年来，随着生物医学、通信和人工智能技术的显著提升，脑机接口技术实现了跨越式发展，其在医疗领域应用前景广阔。目前，利用脑机接口控制电脑、机械臂已经从实验室逐渐走向临床试验。

目前，世界上最受关注的脑机接口企业无疑是美国企业家埃隆· 马斯克的脑机接口公司Neuralink。其在今年1 月宣布完成了第一次向人体移植脑机接口设备的工作。3 月底，参与移植的首位人类受试者诺兰· 阿博在社交媒体直播露面。这位因潜水事故导致肩部以下瘫痪8 年的29 岁男子，表示自己现在可以躺在床上玩几个小时的电子游戏：“我只需要在大脑里想象光标在移动，就可以真的移动电脑上的光标。”

实际上，我国完成无线微创脑机接口临床试验比马斯克公司进行得更早。去年10 月，首都医科大学宣武医院赵国光教授团队、清华大学医学院洪波教授团队共同完成了无线微创脑机接口临床试验。试验中，科研人员将2 枚硬币大小的脑机接口处理器植入瘫痪患者颅骨中，再通过采集颅内神经信号，使他利用脑电活动驱动气动手套实现了自主“脑控”喝水。

我国在脑机接口领域的科研投入、产出已经走在世界前列，正成為重要的脑机接口技术原创地

据介绍，该系统采用无线微创设计，体内机埋在患者颅骨内，电极覆盖在硬膜外（硬膜位于颅骨和大脑皮层之间，起到保护神经组织作用），不损伤大脑细胞。使用时，体外机利用近场无线供电和信号传输技术，隔着头皮给体内机供电，并接收脑内的神经信号，传送到电脑或者手机上，借助解码算法实现脑机接口通信。经过数月的居家康复训练，患者抓握准确率超过90%，脊髓损伤的临床评分和感觉诱发电位响应也有了显著改善。2023 年12 月，这套系统的第二例脊髓损伤患者植入手术在首都医科大学附属北京天坛医院成功进行，经过一段时间的康复训练，患者不但能够抓握水瓶，还可控制电脑屏幕上的光标移动。

值得注意的是，清华大学医学院洪波教授团队研究的是半侵入式手段，而马斯克公司采用的技术路线是侵入式脑机接口。目前，脑机接口分为三种不同的技术路径——侵入式、非侵入式和半侵入式。侵入式脑机接口，需要通过开颅手术放入电极，采集神经元活动，实现脑电信号的获取及解码。在半侵入式路径中，脑机接口的电极就是放在硬脑膜上，将硬币大小的接口植入瘫痪患者的颅骨中。而非侵入式脑机接口，则是在头皮外侧以无创的方式采集脑信号，目前在商业化场景中被广泛采用，也更易被大众接受。

我国脑机接口发展处于世界第一梯队

目前，脑机接口的应用主要在医疗领域。未来，脑机接口技术有望在医疗、康复、娱乐等领域得到广泛应用，例如元宇宙、脑机接口游戏等。

根据中商产业研究院统计数据，2022 年全球脑机接口市场规模接近17.4亿美元。麦肯锡咨询公司预测，未来10至20 年，全球脑机接口产业将产生最多2000 亿美元的经济价值。

多年来，美国、欧盟、日本等都在战略层面对脑机接口进行布局。2013 年，美国宣布启动脑科学计划，欧盟、日本随即分别启动“欧洲脑计划”以及“日本脑计划”。我国高度重视脑机接口技术发展，“脑科学与类脑研究”分别在“十三五”“十四五”规划中被列为重大科技项目。中国科学院也于2022 年初成立脑科学与智能技术卓越创新中心。今年，脑机接口被工信部等七部门列为《关于推动未来产业创新发展的实施意见》的10 大标志性产品之一。

目前，全球有近40 个国家和地区开展脑机接口技术创新，相关科研项目的投入金额和科研产出持续增长，发明专利申请持续活跃。而我国在脑机接口领域的科研投入、产出已经走在世界前列，正成为重要的脑机接口技术原创地。

在2024 中关村论坛年会“脑机接口创新发展与应用论坛”上，脑机接口产业联盟发布首批《2024 脑机接口产业创新十大案例》，包括大脑360 认知能力与心理健康脑电测训系统、便携式脑机接口驾驶安全智能防控系统、高场强磁共振兼容蓝牙可感知脑起搏器等，涵盖多个脑机接口核心器件、系统产品及行业应用场景，展示了我国在脑机接口技术及产业应用方面的创新成果。

其中，“北脑二号”智能脑机系统作为2024 中关村论坛年会重大发布成果之一全新亮相。据介绍，“北脑二号”实现了自主研发的高密度柔性微丝电极、千通道神经电信号采集系统，以及实时编解码算法等关键技术，填补了我国高性能侵入式脑机接口空白，解决了大规模单细胞信号长期稳定记录和实时解码的国际前沿难题，也是全球首次实现猕猴通过“意念”控制对二维动态目标的脑控拦截。

北京加快打造产业高地

北京作为全国科技创新中心，是我国脑机接口技术的研发与应用的重要起源地与创新高地，在医疗康复、智能控制、教育培训等多个领域取得显著突破，先发优势突出。脑机接口也被北京列为重点布局的20 个未来产业之一，正致力于打造高水平脑机接口产业高地。

在科研力量与企业数量、专利与论文数量方面，北京在全国遥遥领先。据北京市经济和信息化局披露的数据，截至去年12 月，北京申请脑机接口领域专利的科研单位和高校达100 余家，创新主体拥有脑机接口相关专利总量1000余件，居全国前列。

近年来，北京研究部署脑机接口重大科技战略并取得系列成果。除了前文提及的清华大学医学院洪波教授团队的成果，还有多项重大成果。

2023 年初，“智能脑机系统增强计划”在位于昌平区的北京脑科学与类脑研究所启动，目标是整合北京地区在神经科学、信息科学、集成电路科学、材料科学、临床医学等方面的优势，力争在3 到5 年内突破侵入式脑机接口方面的关键技术，推出“北脑一号”“北脑二号”脑机系统，并在临床上实现初步应用。

今年4 月10 日，北京市牽头支持的侵入式脑机接口“北脑一号”已完成核心部件研发和动物实验验证。

而在北京地区产业链取得的成果方面，在上游，植入式芯片样片流片成功，实现首代产品成功量产；中游，便携式脑活动传感设备技术指标达到国际先进水平，建立起微观脑图谱的高通量技术体系；下游，不同场景的解决方案在工业安全监测领域、神经疾病诊断治疗和康复领域、辅助生活等方面实现应用。

在全球脑机接口产业加速演进的背景下，北京立足先发优势，抢抓产业机遇，提出打造高水平脑机接口产业高地。

去年9 月，《北京市促进未来产业创新发展实施方案》印发，脑科学与脑机接口是其中20 个细分产业之一。

近日印发的《加快北京市脑机接口产业发展行动方案（2024-2030）（征求意见稿）》提出，到2026 年，脑机接口核心关键技术实现突破，培育5 家全国引领龙头企业、100 家专精特新“小巨人”单项冠军，推动5 项脑机接口医疗器械启动临床试验。建成1 个特色脑机接口体验和展示中心，形成产教融合平台并培养1000 人次。到2030 年，产业规模达到3000 亿，成为未来产业经济重要增长点。

北京市经济和信息化局负责人此前表示，“围绕脑机接口产业发展，我们将会同相关部门深度推动新材料、新型制造技术、神经科学等交叉融合发展，聚焦多模态脑信号、脑机交互智能控制设备等领域，加快关键核心技术和设备攻关，推动医疗康复、工业安全、教育等标杆场景建设。”