[智能应用]从实验室走向产业化 脑机接口让科幻照进现实 [复制链接]

我们中国人有一句蕴含着祝福的成语叫“心想事成”，如今，“心想事成”正在以一种独特的技术逐渐走入现实，这就是“脑机接口”。什么是脑机接口，它又能干什么呢？打个比方，如果有人中枢神经受了损伤，不能控制手的动作，那么借助脑机接口技术就可以辅助手部实现抓握，恢复患者手部功能；下肢运动功能障碍患者，可以用脑机接口控制外骨骼，重新行走。这些以前只能是想象中的画面正在现实中真实上演，依靠的正是脑机接口技术。“十五五”规划建议中明确提出脑机接口是六大未来产业之一，成为新的经济增长点。这将进一步推动脑机接口从实验室走向产业化，在科技加持下“心想”正在“事成”。
脑控小车驶过复杂赛道，脑控机械臂抓取放置方块儿……前不久举办的2025脑机接口大会上演了不少“科幻”的场面，来自全国各地的数十支脑机接口团队带着不同的解决方案在脑电解码、运动控制等场景中展开了一场系统性能与稳定性的真实比拼，还有多家前沿技术企业带来脑机接口新技术亮相，全面展示了脑机接口技术的最新趋势。
那么，脑机接口到底是一种什么样的技术？为什么诸多企业、科研院所对它如此关注呢？
通俗点解释，我们人体的运动，大部分都依赖于大脑生成的信号指令，这些指令通过遍布人体的神经网络控制人体进行活动。脑机接口技术通过捕捉大脑产生的脑电信号，将其转化为机器可理解的指令，可以实现大脑与外部设备的直接交互。
中国信息通信研究院知识产权与创新发展中心主任 李文宇：我可以不借助我的手，也不借助我的眼睛和嘴巴，向外直接和外界传递大脑所想，也就是人的意识。比如使用了脑机接口之后，可以把我对这个车辆的控制信息直接传递到车辆上，车辆可以根据大脑意识，控制一些运动的行为，向前、向后、左转、右转，还有其他一些设备，这样能够实现意念直接控制；另外一方面，脑机接口也可以用来进行神经调节，治疗人类的一些神经疾病。
听起来很玄乎，这做起来也是相当困难。专家告诉我们，因为我们的大脑中，数百亿个神经元如同星系一般彼此相连，共同操控着人的动作和感知，所以脑机接口技术不仅要准确破译大脑的密码，还要想办法让行动也能跟得上。
李文宇介绍，脑机接口目前主要有三大难点：
第一个是如何获取脑信号，脑信号极其微弱，想获取它非常困难；
第二个是如何理解脑信号，大脑的神经元有将近900亿，但是目前能够提取的脑信号可能仅仅只是几十个、上百个，最多近千个脑神经元信息；
第三个是如何调控脑信号，调控脑信号可以帮助我们治疗一些神经疾病，怎么调控、调控哪里、调控多少，目前来看还都是尚待解决的一系列科学问题。
“十五五”规划建议明确提出要“前瞻布局未来产业”，推动脑机接口等成为新的经济增长点。那么，既然难点这么多，为什么还要大力推动脑机接口产业发展呢？
国务院发展研究中心产业经济研究部副部长 许召元：一个方面原因是经过多年培育，脑机接口的一系列关键技术取得了突破，也有一些重要的产品在临床上取得了振奋人心的进展，具有了进一步产业化的基础；另外一方面，脑机接口是一个高端产业，涉及脑神经、AI、芯片、临床医学等多个学科，脑机接口产业的发展作为一个未来产业，以后不仅仅是脑机接口本身的发展，还可以为其他很多相关产业进一步转型升级提供重要的牵引和带动作用。
中国信息通信研究院联合脑机接口产业联盟发布的《脑机接口技术与应用研究报告(2025年)》指出，当前全球脑机接口市场已达到数十亿美元规模，预计到2030年将突破百亿美元。据麦肯锡测算，全球脑机接口仅在医疗应用领域2030年市场规模就有望达到400亿美元，到2040年有望突破1450亿美元。这无疑是一个全世界都在抢占的庞大市场。
许召元介绍，它是未来各个产业、各个国家产业竞争的制高点，所以当前很多国家都在加大投入，试图在这个领域中抢占技术发展的制高点。我国在发展这个产业上面，具有很多自己独特的优势，比如在创新方面，我们具有创新人才多、研发机构多；在产业方面，我国具有产业门类最为齐全、产业配套能力强、产业基础条件高；在场景方面，中国有着全球最多的人口、有着最丰富的场景，可以为相关产业带来很大的市场空间。
面对全球都在抢占的市场，要发展脑机接口这个前沿科技，首先就要精准提升关键技术研发水平。
记者在清华大学见到了一款最新成果：自带“生物隐身”技能的脑机接口核心器件——“仿组织支架神经电极”，它作为侵入式电极，要被植入人体当中，所以就要最大限度避免人体的排异。
清华大学生物医学工程学院助理教授 戴小川：相对于这根头发丝来看，这边像蝉翼一样半透明的薄膜，就是仿组织支架神经电极。这里面有非常多非常细小的细丝，我们都不一定能够看得非常清楚，这是因为这些细丝的大小比头发丝还要小一百倍。
这个“仿组织支架神经电极”的三维多孔结构能让神经细胞像“回家”一样自然地“钻”进去，极大地避免了人体的排异反应，从而达到隐身效果。这样一来，侵入后的长期安全性与信号稳定性两大难题，就基本解决了。
加速研发突破，抢占先机，不仅需要前沿的技术突破，还需要全产业链协同发展。
国务院发展研究中心产业经济研究部副部长 许召元：脑机接口的发展需要上下游产业链充分协作，需要一系列关键材料、关键零部件、关键软件的支持，需要多学科、跨部门的合作和协作，同时脑机接口的产业发展本身也会为各行各业，各种产业提出来它自己的需求，会牵引着各方面，从硬件到软件各个学科不断迭代升级。
而要将这基础筑得更牢固，就还需要有创新型的人才。
在天津大学，脑机接口专业的学生们正在上课，不仅有理论课，还有脑控航天器交会对接实验、电刺激驱动上肢精细动作实验等丰富多元的实践课。
天津大学副校长、脑机交互与人机共融海河实验室主任 明东：我们以脑机接口作为本体专业，同时鼓励同学们在脑机接口一个比较长的链条上，根据自己的兴趣和爱好重点选择一个领域。比如说脑机+智能医学工程、脑机+集成电路、脑机+人工智能、脑机+临床医学，所以我们的同学们不仅有足够的知识面和交叉学科融通的能力，而且也业有专长。
2024年9月，天津大学开设全国首个脑机接口本科专业方向，强化理论与实践深度融合，为脑机接口行业发展储备高素质专业人才。
天津大学副校长、脑机交互与人机共融海河实验室主任 明东：天津大学目前这个专业是医学院作为承载的一个主体，同时和微电子学院、智能与计算学部、自动化学院乃至机械学院等等共同来合作，来培养具有高度复合型的人才，为我们未来国家的重大战略需求培养出我们自己的领军人才。
技术是基础、人才是关键、落地应用则意味着产业化发展的前景。再来看看目前我国脑机接口的一些应用场景。
一位患者在2022年因脊髓损伤导致四肢瘫痪，2025年6月，患者植入了科研团队开发的脑机接口系统。起初，患者经过2到3周的训练，能够实现凭借意念对电脑光标、平板电脑等电子设备的控制，研究团队在此基础上，通过更多新技术的引入，成功将脑机接口应用场景从二维屏幕拓展到了三维物理世界。
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员 赵郑拓：植入者可以通过机器狗作为自己身体的延伸，作为自己的智能代理设备，通过意念控制去楼下取快递，可以通过意念控制轮椅到楼下去遛弯等，大大丰富了他的生活。
据介绍，该系统目前已经可以让使用者通过大脑“意念”实现接近常人使用手机和电脑的操作速度，以及初步控制具身智能机器人的能力。
同样被脑机接口技术赋予希望的还有语言障碍的患者，今年，北京宣武医院联合北京脑科学与类脑研究所完成全球首例无线植入式中文语言脑机接口临床试验，系统解码了与日常生活密切相关的62个字词。结合人工智能语言模型，因渐冻症导致失语的受试者可以完成“我要吃饭”等句子的意念表达。
专家表示，随着脑机接口技术的不断发展，未来它也将在更多领域发挥作用。
中国信息通信研究院知识产权与创新发展中心主任 李文宇：脑机接口还可以在教育、生产安全、交通运输等各个环节去发挥它的作用。随着脑机接口逐渐进入到我们的生活和工作领域里面，会促进更多应用场景出现，从而形成一个应用落地、数据积累、技术迭代和更多场景的正向迭代。
为了让新技术扎扎实实驶上“快车道”，政策方面也在不断发力。
2025年7月，工业和信息化部等七部门出台关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见，明确提出到2027年、到2030年的相关分阶段目标，为脑机接口技术创新和行业发展进行前瞻谋划和政策引导。与此同时，今年以来，北京、上海、四川、山东等地相继出台聚焦脑机接口创新发展的政策文件，为行业快速发展提供保障。
政策东风已至，产业机遇已现。期待未来脑机接口的新突破，再造一个高技术产业，让更多科幻照进现实，也为经济发展注入新动能。

脑机接口技术正加速从实验室研究迈向产业化应用，将曾经只存在于科幻作品中的场景转化为现实。这一进程主要体现在以下三大突破：

一、技术落地：从概念验证到临床应用
医疗康复革命

功能重建：高位截瘫患者通过植入式脑机接口系统，实现意念操控轮椅、机械臂抓取物品，甚至参与线上工作14。脊髓损伤患者借助脑控外骨骼恢复行走能力，实现“脑-机-体”协同训练79。
神经疾病治疗：侵入式脑机接口成功应用于难治性抑郁症、阿片类药物成瘾等精神疾病治疗，全球首款获批的成瘾防复发脑机接口产品已进入临床20。
语言与视觉重建：渐冻症患者通过脑机接口输出近百条日常语句（如“我想吃饭”），盲人视觉重建技术预计2026年启动人体试验614。
手术辅助革新
脑外科手术中，脑机接口可精准区分肿瘤与正常脑组织边界，提升脑瘤全切率，减少术中唤醒痛苦17。

二、产业化布局：政策、资本与生态协同
国家战略支撑
“十五五”规划明确将脑机接口列为六大未来产业之一，北京、上海等地出台专项方案，打造脑机接口产业集聚区（如上海“脑智天地”），目标2030年形成千亿级产业集群11423。

双轨技术路线成熟

侵入式：聚焦重症医疗，如清华大学开发的“仿组织支架神经电极”通过三维多孔结构减少排异反应，推动长期植入安全性315。
非侵入式：应用于消费电子领域，如脑控无人机、疲劳监测头盔等，江苏省率先开设脑机接口门诊试点61422。
资本与产业链激活
2025年多起亿元级融资涌现，企业加速推进产品注册。预计2026年首批侵入式产品获医疗器械认证，2028年实现大规模临床应用1420。 医疗器械注册代理

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三、挑战与未来：突破瓶颈，拓展边界
技术瓶颈攻坚

信号解码：脑神经元数量庞大（约900亿），现有技术仅能捕捉千分之一信号，且微弱信号易受干扰315。
生物相容性：侵入式电极的长期稳定性、排异反应仍需优化，如柔性电极植入后的信号衰减问题22。
伦理与标准化
意识控制引发的隐私安全、社会公平争议亟待规范。中国已发布《脑机接口研究伦理指引》，工信部牵头建立国家标准1422。

场景持续拓宽
未来将融合AI与智能外设（如机器狗、具身机器人），应用于航天、智能座舱、精神健康等领域，实现“心想事成”的终极交互61420。

结语
脑机接口的产业化标志着人机融合时代的开端。在政策赋能、技术迭代与临床验证的合力下，这项技术正逐步走出实验室，成为重塑医疗、生活乃至社会形态的核心引擎。随着伦理框架与产业链的完善，更多“科幻场景”将转化为普惠现实。

脑机接口：从“心想”到“事成”的科技革命
一、什么是脑机接口？——让意识直接对话机器

脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI） 是一种在人或动物大脑与外部设备之间建立直接通信通路的技术。它通过采集和解码大脑的神经活动信号，将其转化为可执行指令，从而实现“意念控制”外部设备的功能。

🌟 通俗比喻：  
就像我们用键盘输入文字一样，脑机接口是把“大脑的想法”当作输入信号，跳过手、眼、口等传统器官，直接发送给电脑、机械臂、轮椅甚至航天器。
核心原理：
1. 信号获取：捕捉大脑产生的电生理信号（如脑电EEG、皮层电ECoG、神经元放电等）。
2. 信号解码：利用人工智能算法识别这些信号对应的意图（如“向前走”“抓取物体”）。
3. 指令输出：将解码后的指令传输给外部设备，完成动作执行。
4. 反馈闭环：部分系统还能反向刺激大脑，形成感知反馈，提升交互体验。
二、脑机接口能做什么？——现实中的“科幻场景”

根据提供的图片内容与报道信息，脑机接口已在我国多个领域实现突破性应用：

| 应用场景 | 实际案例 | 图片证据 |
|--------|---------|--------|
| ✅ 运动功能恢复 | 四肢瘫痪患者通过脑机接口控制光标、平板、轮椅、机器狗取快递 | 图片13、图片12、图片6 |
| ✅ 语言障碍辅助 | 渐冻症患者通过意念表达“我要吃饭”，实现中文语言重建 | 图片13、图片9 |
| ✅ 外骨骼助行 | 下肢瘫痪者佩戴脑控外骨骼重新站立行走 | 图片12 |
| ✅ 高精度操控 | 脑控小车穿越赛道、脑控机械臂抓取方块 | 图片10、图片1 |
| ✅ 神经疾病治疗 | 用于帕金森、癫痫、抑郁症等疾病的神经调控 | 图片7、图片3 |

🔬 典型案例：  
北京宣武医院完成全球首例无线植入式中文语言脑机接口临床试验，成功解码62个常用汉字词组，结合AI语言模型帮助失语患者表达基本生活需求。

🚀 三维世界拓展：  
中科院团队开发的系统不仅能在二维屏幕上移动光标，更能让患者通过意念控制具身智能机器人完成取快递、遛弯等真实生活任务。
三、技术难点解析——为何如此艰难？

尽管前景广阔，但脑机接口仍面临三大世界级科学挑战：

| 难点 | 具体说明 | 当前进展 |
|------|--------|--------|
| 1. 如何获取脑信号？ | 大脑信号极其微弱（微伏级），易受噪声干扰；非侵入式精度低，侵入式有排异风险 | 发展出“仿组织支架神经电极”降低排异反应（见图片7） |
| 2. 如何理解脑信号？ | 大脑含约900亿神经元，目前仅能捕获几十至数百个神经元活动 | AI+深度学习提升解码效率，但仍处于初级阶段（见图片8、图片2） |
| 3. 如何调控脑信号？ | 神经调节需精准定位靶点、控制强度与时序，尚无统一标准 | 正探索用于治疗神经系统疾病的新路径 |

💡 形象化展示：  
图片8中绿色与红色线条状物质，可能代表神经网络连接图谱或脑电信号动态传播路径，体现大脑复杂的信息流动过程。
四、中国发展优势与战略布局
（一）国家战略支持：“十五五”规划明确方向
脑机接口被列为六大未来产业之一；
工信部等七部门联合发布《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》，设定2027年、2030年阶段性目标；
北京、上海、四川、山东等地出台专项政策，构建区域产业集群。
（二）中国独特优势

| 优势维度 | 内容说明 |
|--------|--------|
| 人才优势 | 拥有大量科研人员与工程师，高校积极布局交叉学科（如天津大学设立全国首个本科专业） |
| 产业配套 | 制造业门类齐全，芯片、传感器、AI、医疗设备产业链完整 |
| 应用场景丰富 | 人口基数大，患者群体广，为技术研发提供海量真实数据与验证场景 |

🎓 人才培养新范式：  
天津大学开设全国首个脑机接口本科专业方向，融合医学、微电子、人工智能、自动化等多学科，打造复合型领军人才（见图片11）。

🏗️ 协同创新机制：  
推动“多学科、跨部门合作”，涵盖材料、硬件、软件、临床四大链条（见图片9字幕：“需要多学科 跨部门的合作和协作”）。
五、关键技术突破：自主创新成果亮相
1. “仿组织支架神经电极”——自带“生物隐身”功能
来源：清华大学研发
特点：
像蝉翼般薄，比头发丝细100倍；
三维多孔结构允许神经细胞自然“钻入”，减少免疫排斥；
实现长期稳定信号采集，解决侵入式BCI最大难题。

🖼️ 图片7直观呈现：  
手指指向半透明薄膜状电极，下方标注“就是仿组织支架神经电极”，体现我国在核心器件上的原创能力。
2. 脑控航天器交会对接实验
天津大学学生实践项目（见图片10）
显示屏中类似航天器图像，周围分布带编号白色/黄色方块，象征轨道目标与控制节点；
展示脑机接口在高端工程领域的潜在应用。
3. 二进制代码与脑芯片融合设计
图片2中大脑图案左侧显示多行“01101010…”二进制码，右侧为芯片图案；
象征“生物大脑”与“数字芯片”的深度融合，预示未来“人机共融”趋势。
六、产业发展前景：百亿蓝海市场正在开启

| 数据来源 | 关键预测 |
|--------|--------|
| 中国信通院《脑机接口技术与应用研究报告(2025)》 | 全球市场规模已达数十亿美元，预计2030年突破百亿美元 |
| 麦肯锡测算 | 医疗领域2030年达400亿美元，2040年超1450亿美元 |
| 国务院发展研究中心许召元 | 成为牵引多个产业升级的战略支点 |

🌍 国际竞争格局：  
美国Neuralink、Facebook（Meta）、Google等巨头纷纷布局，中国必须抢占技术制高点。

🇨🇳 中国路径选择：  
不走纯商业路线，而是以临床需求为导向，优先服务残障人群、老年群体、重大疾病患者，体现科技向善。
七、未来展望：更多应用场景即将爆发

随着技术迭代，脑机接口将在以下领域释放巨大潜力：

| 应用领域 | 可能场景 |
|--------|--------|
| 📚 教育 | 学生专注力监测、个性化学习推荐 |
| 🏭 工业生产 | 工人疲劳预警、意念操控重型机械 |
| 🚗 交通运输 | 司机状态监控、紧急制动干预 |
| 🎮 娱乐游戏 | 沉浸式VR体验、思维驱动游戏角色 |
| 🧠 心理健康 | 抑郁症诊断与神经反馈治疗 |

🔄 正向循环机制：  
应用落地 → 数据积累 → 技术迭代 → 新场景涌现  
——李文宇指出，这将形成一个自我强化的发展飞轮。
八、结语：让更多“科幻”照进现实

“心想事成”，这个古老而美好的祝福，正因脑机接口技术而变为现实。

从一位瘫痪患者说出“我要吃饭”，到一名残疾人重新行走；从实验室里的脑控小车，到未来城市的意念交通系统——这一切的背后，是中国科学家十年磨一剑的坚守，是政产学研协同攻坚的成果，更是对人类极限的不断挑战。

🧠 技术是基础，人才是关键，应用是归宿，伦理是底线。

在政策东风助力下，在无数科研工作者的努力中，我们有理由相信：
脑机接口，将成为继互联网、人工智能之后，下一个改变世界的通用使能技术。

期待那一天——每一个“想法”，都能自由地变成“现实”。
📌 附录：图文对应关系梳理（基于参考文本）

| 图片编号 | 主要内容 | 技术/应用关联 |
|--------|--------|-------------|
| 图片1 | 戴头套操作电脑 | 非侵入式BCI实验环境 |
| 图片2 | 大脑+二进制+芯片 | 生物智能与数字系统的融合 |
| 图片3 | 神经元+AI新闻标识 | 脑科学与AI协同发展 |
| 图片4 | 戴设备看山水画 | 视觉反馈训练 / 意念成像 |
| 图片5 | 许召元谈关键技术突破 | 政策与产业视角解读 |
| 图片6 | 透明脑模型+采集设备 | 脑信号采集可视化演示 |
| 图片7 | 仿组织支架电极特写 | 核心器件创新成果 |
| 图片8 | 黑底绿红线状结构 | 神经网络可视化或信号流 |
| 图片9 | 医生为患者佩戴设备 | 临床植入过程实景 |
| 图片10 | 脑控航天器模拟界面 | 高端应用场景探索 |
| 图片11 | 明东介绍专业建设 | 人才培养体系构建 |
| 图片12 | 患者使用外骨骼 | 运动功能康复应用 |
| 图片13 | 屏幕显示“我要吃饭” | 语言BCI临床突破 |