上海微系统所开发出微创植入式高通量柔性脑机接口

与非网7月9日讯 2021世界人工智能大会开幕式上，中科院上海微系统所“免开颅微创植入式高通量柔性脑机接口”获得2021“卓越人工智能引领者”奖项。

今年4月埃隆·马斯克旗下脑机接口创业公司Neuralink公布了一段9岁猕猴玩乒乓球电子游戏的视频一时间脑机接口再度成为热议话题脑机接口是否会成为技术风口？脑机接口是否真的会实现人类思想与超级计算机共生融合？

在上海，中科院上海微系统与信息技术研究所（简称：上海微系统所）正在这一领域深度探索。近日，由上海微系统所自主开发的“免开颅微创植入式高通量柔性脑机接口”揭开了神秘面纱。在上海微系统所的研究认知中，脑机接口，连接的不仅是人脑与机器，更是健康与未来。

“免开颅微创植入式高通量柔性脑机接口”可应用于临床重大脑疾病诊治和脑功能探索，是解决渐冻症、高位截瘫、癫痫等重大脑疾病的重要手段，也是“人机物”三元共融万物感知的核心技术。未来进一步结合人工智能技术，通过人脑与AI的融合来增强大脑功能。

上海微系统所副所长、主任陶虎说，大脑是人类最重要、最复杂的器官，也是最脆弱的器官，也是相对于其他动物更具优势的器官，所以脑机接口技术的核心就是如何能够充分发挥人脑的优势。

渐冻症、高位截瘫、癫痫、失明、失语等神经疾病，归根到底都是大脑异常放电引起的，脑机接口作为一个可以直接认识脑、保护脑、修复脑、调控脑的渠道，最重要、最迫切的一个应用，就是在临床上。例如小朋友的自闭症、中青年的抑郁与老年的痴呆、全年龄段的癫痫等等，脑机接口作为人类大脑和外界设备直接交流的渠道，在神经疾病的手段方面会发挥直接作用。

具体来说，免开颅微创植入式高通量柔性脑机接口系统分为前端柔性深部电极器件、中端转接单元、后端脑电信号采集传输模块、生物兼容封装材料四部分。目前，该系统已应用于鼠、兔、猴等多种动物模型，并能够实现术后急性信号采集和长达8个月的稳定神经信号跟踪。

▲免开颅微创植入式高通量柔性脑机接口系统组成部件

相比其他“脑机接口”技术，上海微系统研究所在世界人工智能大会展示的技术有何不同？据陶虎介绍，他们这次独创的技术可以把柔性的电极暂时硬化，这样只需要开一个很小的孔，类似做针灸一样直接放入脑袋里，而它到了脑后又会变软，“这样就可以避免开颅手术，只做一个微创植入，创口非常小，最终植入尺度小于输液针孔口径。”目前，该高通量柔性脑机技术国内领先，植入创伤、长期在体安全性等关键技术已经达到甚至部分超越了马斯克的脑机接口公司Neuralink。

▲该系统已应用于鼠、兔、猴等多种动物模型

人工智能的终极不是人工智能，而是人工智能跟人类智能的结合。

脑机接口作为一个大脑和万物互联的渠道，是一个赋能技术，可以真正发挥人类大脑优势，把万物互联起来。陶虎认为，在物联网之后，是“脑联网”，实现“脑联万物”“脑联脑”。成年人的大脑大概有800多亿个神经元，每一个神经元都跟周围成千上万的神经元彼此之间有交互，形成了一个巨大的网络，相当于一台超级计算机，通过脑机接口可以把人类的“超算”跟万物连接在一起。

目前脑机行业热度不减，公开数据显示，2018年以来国内脑机接口行业融资不断增多，如专注脑机接口系统相关设备研发的博瑞康在2021年3月获得红杉中国领投的上亿元B轮融资，NeuraMatrix获得由经纬中国数百万美元Pre-A轮融资，脑机交互企业脑陆科技在2020年12月获得1亿元A轮融资。

对于行业目前的竞争状态，卢树强表示，首先脑机接口行业特别大，相对“竞争者”，更合理的称谓应是“行业推动者”，“市场那么大，哪来那么多的竞争？”其次，卢树强表示，脑陆科技从2018年开始启动了自有的脑机接口芯片的研发计划，距今已研发了三年多的视角，更多是在进行芯片设计，以及整个布局与小规模的测试和留片，但是大规模的生产是通过委外的方式进行。

具体在高精度芯片领域，卢树强表示目前脑陆科技主要与清华大学集成电路学院进行脑机芯片的合作研发，而低精度芯片主要是自研。“面对不同的场景，脑机芯片的场景要求并不一样，所以整体是成体系化的情况。”未来，卢树强称，随着整个业务场景与整体需求的扩展，脑陆科技将不断去加速硬件和芯片的布局，后者主要指传感芯片与定制化的脑机计算芯片。

在产品研发与行业发展方面，吴寒峰表示，脑机接口行业所要面对的一个现实在于它是一个典型的交叉学科，其水桶效应非常明显——即最弱的环节决定最后输出的质量，因此该行业需要不同背景的团队共同去推动。

此前，中国科学院院士、中科院脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕明公开表示，中国脑机接口技术现在与马斯克相差五到十年，需要三年达到马斯克公司目前的水平。但双方方向不一样，我国相关产业还要花很多功夫做闭环的脑机接口，五年后相信可以与马斯克并驾齐驱。对此，吴寒峰表示，在一段时间内，脑陆会逐步弥补与欧美团队因科研起步优势而带来的差距。

“不会通过三到五年解决所有问题，如部分底层技术可能在技术环节上需要更长时间才能追赶上，但在材料科学、神经科学、芯片制造工艺等技术环节上，虽然没有办法马上追赶到完美的状态，但追上欧美主流状态是没问题的。”吴寒峰称。