每經(jīng)記者 林姿辰    每經(jīng)編輯 楊夏    

今年5月，全球首例非人靈長類動(dòng)物（猴）介入式腦機(jī)接口試驗(yàn)在北京完成，讓市場和資本對于腦機(jī)接口這一領(lǐng)域更為關(guān)注。而作為研究腦機(jī)接口20余年的學(xué)者，上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院教授、醫(yī)學(xué)院教授楊幫華以腦電波信號處理、腦機(jī)接口結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其工程應(yīng)用為主要研究方向，切身感受到了行業(yè)冷暖的變遷。

8月19日，在2023世界機(jī)器人大會上，楊幫華接受了包括《每日經(jīng)濟(jì)新聞》在內(nèi)的媒體的現(xiàn)場采訪。她感慨“2003年的時(shí)候國內(nèi)沒有幾個(gè)人知道腦機(jī)接口這個(gè)概念，隨著國內(nèi)廣大同行在各個(gè)方面持續(xù)努力，特別是馬斯克給猴子植入式做腦控游戲之后，現(xiàn)在投資機(jī)構(gòu)也越來越多了”。

在楊幫華看來，目前中國腦電波解碼技術(shù)與發(fā)達(dá)國家間的差距已經(jīng)不大了，甚至在某些信號的解碼技術(shù)已經(jīng)逼近國際水平，但國內(nèi)腦機(jī)接口的硬件和材料技術(shù)仍落后于發(fā)達(dá)國家，電極、高性能芯片等腦機(jī)接口的關(guān)鍵元器件，仍需更加穩(wěn)定可靠，產(chǎn)業(yè)配套措施也需要提前做好預(yù)備，這些都需要時(shí)間。

上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院教授、醫(yī)學(xué)院教授楊幫華。 圖片來源：主辦方供圖

AI新型算法大大提高腦電信號的解析精度

過去幾年，楊幫華團(tuán)隊(duì)聚焦腦卒中患者肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙，將研究成果應(yīng)用于腦卒中病人的神經(jīng)康復(fù)訓(xùn)練。

楊幫華表示，腦機(jī)接口技術(shù)通過探測人在執(zhí)行特定任務(wù)的時(shí)候產(chǎn)生的腦電波，分析大腦的意圖，再把它轉(zhuǎn)換成控制命令，從而驅(qū)動(dòng)各種外部設(shè)備。在神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面，現(xiàn)有的物理治療手段大多是被動(dòng)的方式，在康復(fù)的過程當(dāng)中，患者本身的大腦沒有主動(dòng)的參與過程。

而腦機(jī)接口技術(shù)通過探測腦電波，判別患者是否有主動(dòng)完成康復(fù)動(dòng)作的意圖，確認(rèn)后隨即將命令反饋給患者本身和康復(fù)機(jī)器人等外部設(shè)備，從而構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)的神經(jīng)康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從大腦到肢體，肢體到大腦的康復(fù)過程。這一應(yīng)用不僅會縮短患者的康復(fù)訓(xùn)練時(shí)間，促進(jìn)患者積極治療意愿，提高康復(fù)效果。

不過，這種基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口在腦電波解碼上面臨更高的技術(shù)要求。據(jù)楊幫華介紹，腦機(jī)接口常用的實(shí)驗(yàn)范式包括P300、SSVEP、運(yùn)動(dòng)想象三種，前兩種對應(yīng)的腦電波是人的眼睛在外界刺激下被動(dòng)產(chǎn)生的，解決眼睛所看的問題；運(yùn)動(dòng)想象的腦電波是靠人的大腦想象特定的動(dòng)作產(chǎn)生的，解決大腦所想。由于人很難高度持續(xù)集中注意力持續(xù)想象一個(gè)動(dòng)作，基于運(yùn)動(dòng)想象產(chǎn)生的腦電波，解碼難度更高。未來仍需要科研人員和工程人員攻堅(jiān)，比如通過引入人工智能的新型算法、多模態(tài)信號融合、個(gè)性化的動(dòng)畫場景，使得腦電信號質(zhì)量和解析精度可以大大提高。

楊幫華表示，在腦機(jī)接口的發(fā)展中，高校等研究機(jī)構(gòu)主要關(guān)注技術(shù)發(fā)展，包括高性能信號采集技術(shù)，人工智能和算法在腦電波信號解析中的應(yīng)用等。結(jié)合這些原理研發(fā)的原型樣機(jī)，應(yīng)用于一些疾病時(shí)，需要與醫(yī)院合作開發(fā)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)范式以及系統(tǒng)。樣機(jī)開發(fā)完畢后，產(chǎn)品落地應(yīng)用到醫(yī)院還有大量的臨床工作和推廣工作，如開發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性檢測這類驗(yàn)證工作，需要企業(yè)參與，還需要應(yīng)用方和患者反饋大量使用意見，才能推動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)最終服務(wù)于臨床。

圖片來源：視覺中國（圖文無關(guān)）

單品投入在千萬級別，投資機(jī)構(gòu)多在觀望

“（研究）開始的時(shí)候我們非常艱辛，其實(shí)也非常期望獲得更多資金的關(guān)注。”楊幫華告訴記者，據(jù)她保守估計(jì)，一個(gè)腦機(jī)接口產(chǎn)品的資金投入大概在千萬級別，雖然目前有越來越多的投資機(jī)構(gòu)關(guān)注到腦機(jī)接口這一賽道，但由于技術(shù)超前，投資回報(bào)不確定，持觀望態(tài)度者居多。

技術(shù)仍不成熟是一個(gè)原因。目前，腦機(jī)接口分為侵入式、非侵入式和介入式三種，侵入式以埃隆·馬斯克旗下Neuralink公司為代表，獲取腦電信號精度最高，需要通過鉆透顱骨植入芯片，其應(yīng)用在國外落地較多；非侵入式隔著頭皮采集腦電信號，獲取腦電信號精度最高但推廣最容易，是國內(nèi)腦機(jī)接口應(yīng)用的組成部分。楊幫華告訴記者，國內(nèi)腦電極、高性能的放大電路、芯片等腦機(jī)接口關(guān)鍵元器件的穩(wěn)定性仍有待提高，與國外存在客觀差距。

另外，腦機(jī)接口技術(shù)在臨床應(yīng)用的效果還缺乏數(shù)據(jù)支撐，其中有創(chuàng)的侵入式腦機(jī)接口很難開展大規(guī)模人體試驗(yàn)，需要醫(yī)生、患者、企業(yè)各方配合，而且每做一例都需要耗費(fèi)大量成本，短時(shí)間內(nèi)很難積累出大量數(shù)據(jù)。

“也有投資方說腦機(jī)醫(yī)療器械付費(fèi)難的問題。像這樣一個(gè)新技術(shù)，想納入國家的醫(yī)保和進(jìn)入收費(fèi)目錄靠的可不是一個(gè)人的力量。”楊幫華表示，目前業(yè)內(nèi)不斷出現(xiàn)腦機(jī)接口相關(guān)的樣機(jī)和產(chǎn)品，但要想得到大規(guī)模的應(yīng)用，還需要醫(yī)生根據(jù)患者使用數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，這個(gè)過程需要花費(fèi)的時(shí)間不好評估。

但人才培養(yǎng)、法規(guī)保障等產(chǎn)業(yè)配套措施需要提前做好預(yù)備。楊幫華認(rèn)為，國內(nèi)腦科學(xué)數(shù)據(jù)的安全很重要，需要有關(guān)機(jī)構(gòu)對正常人和患者的數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格管理，而針對一些倫理的辦法也需要加強(qiáng)。

封面圖片來源：視覺中國