脑机接口（Brain-Machine Interface，简称BMI）技术是一种前沿科技，它通过在生物大脑与外部设备之间建立通信桥梁，实现了大脑与计算机的直接交互。这种技术的出现，为那些因身体残疾而无法正常与外界交流的人们带来了新的希望。

马斯克在2016年创立了Neuralink，推动了BMI技术的快速发展，2024年10月，Neuralink宣布成功完成了第二例人类脑机接口植入手术，比首次手术在精度和技术层面均实现了显著提升。在国内，无线微创植入脑机接口（NEO）的首位临床受试者也于去年顺利完成手术。

华为作为科技领域的巨头，也在今年10月发布了“控制刺激器的方法、刺激器、脑机接口系统和芯片” 专利，据了解，这是华为第二项脑机接口专利。2023年6月，华为曾公布过一项名为 “一种脑机接口装置和信息获取方法” 的专利。这两项专利的相继公布，表明华为在脑机接口技术的研发上不断取得新的突破。

1、发展历史

脑机接口的发展可以追溯到1924年德国心理学家汉斯・贝格尔首次记录人类脑电活动，让人们意识到大脑的电信号可以被监测和解读。

1973年，美国加州大学洛杉矶分校的雅克・维达尔提出构想，使用计算机生成的视觉刺激和复杂的信号处理，实现人类通过二维空间控制光标的移动。

1988年，L.A. Farwell和E. Donchin提出了基于P300的脑机接口范式，即“P300拼写器”，这为瘫痪患者提供了与外界通信的可能。

1998年，埃默里大学的研究员Philip Kennedy首次将脑机接口装备植入人体，实现了对电脑光标的控制，这成为脑机接口研究的重要里程碑。

2004年，Cyberkinetics公司的“犹他电极”获得美国FDA批准上市，开展了首次关于运动皮层脑机接口的临床试验。

2014年巴西圣保罗世界杯开幕式瘫痪青年通过脑机接口踢球，这一事件引起了全球的关注。它向世界展示了脑机接口技术在帮助瘫痪患者方面的巨大潜力。

2020年，埃隆·马斯克的BCI公司Neuralink展示了可实际运作的BCI芯片和自动化植入装置，同年浙医二院与浙江大学团队对一位高位截瘫患者植入犹他电极，通过意念控制机械臂实现进食和饮水等动作。

2、发展现状

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和产出持续增长。全球脑机接口领域的发展呈现出蓬勃之势，相关企业数量超过500家。其中，美国和中国成为脑机接口企业的主要聚集地。

脑机接口产业链上游为软硬件设备供应，中游为脑机接口产品供应，下游应用于元宇宙、医疗健康、康复训练、智能生活、军事等领域。我国涌现出了一批优秀的脑机接口企业，如脑虎科技、臻泰智能、博睿康等。中国脑机接口领域的研究主要由一些大学的研究团队承担。比如，天津大学脑机交互与人机共融海河实验室团队与南方科技大学协同开发了全球首个可开源片上脑智能复合体信息交互系统；清华大学团队为一名瘫痪患者植入脑机接口 NEO 系统，帮助患者恢复部分活动能力；中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所（先进院脑所）也在无创脑机接口设备研发成功后，成立中科华意科技有限公司，并且先进院孵化的脑科学相关企业已经达到14家，总估值超22亿元。

3、产品分类

脑机接口产品主要分为两种，侵入式与非侵入式。

侵入式脑机接口将芯片直接贴在大脑皮层上，接收的信号精度高。目前侵入式脑机接口主要在医院临床使用，特别是用于治疗癫痫，该技术已经趋于成熟，并且已有成功的实际临床案例。例如，我国科学家自主研发的 “北脑二号”，填补了国内高性能侵入式脑机接口技术的空白，并在国际上首次实现猕猴对二维运动光标的灵巧脑控，为更自然、更灵活的新一代神经假肢的开发等临床应用奠定了基础。国内首例侵入式脑机接口的临床转化研究由浙大的脑机接口研究团队进行，今年4月23日，浙大团队还公布了最新的进展：成功实现了侵入式脑机接口控制机械臂书写汉字。

非侵入式脑机接口的电极在可穿戴的帽子上，信号强度不如侵入式的，操作相对简便。非侵入式脑机产品，多用于改善心理疾病、睡眠或监测疲劳驾驶等的应用，被给予很高的商业化希望。在非侵入式脑机接口方面，国内开展的研究历史相对较长，属于国际第一梯队，甚至部分领域已经领先。非侵入式脑机接口受到更多研发团队青睐，有多种研究方式和商用产品出现。国内也有不少企业在非侵入式脑机接口领域发力。脑机接口产业联盟发布的《2024 脑机接口产业十大创新案例》中，大多数产品为非侵入式脑机接口。

4、应用领域

脑机接口一大的应用场景是康复医疗领域，特别是在康复训练场景，山东企业研发的世界首套获批医疗器械注册证的脑机交互产品，已为近50万人次提供了康复训练。同时，脑机接口也可以辅助医生进行脑功能诊断，例如通过脑电帽监测患者睡眠状态下的脑电波，分析和检测老年痴呆、帕金森病、中风、抑郁症、慢性疼痛、免疫疾病以及糖尿病等。

在教育领域，脑机接口技术也有广泛的应用尝试。赋思头环能够采集佩戴者的脑电波信号，并转化成注意力指数，帮助学生提升注意力。谷歌教育联合 BrainCo 强脑科技推出了一套基于脑机接口技术的教育科技产品，为学生与教师课堂状态提供了科学准确的量化标准，提高课堂效率。

在娱乐和游戏等新消费领域，脑机接口技术也带来了全新的想象空间。脑机接口或许会成为新的游戏载体，未来玩家将不再使用眼睛、耳朵等 “肉体外设” 传输信号，而是通过脑电波控制设备进行操作，为玩家带来全新的体验。

5、技术难点

但脑机接口产业目前发展仍在初期阶段，脑机接口信号传输等技术难点主要包括以下几个方面：一是大脑中约有860亿个神经元，人类所能捕捉的只是沧海一粟，如何提高信号采集的精度和广度是一个重大难题；二是神经系统的运作机制极为复杂，人们对大脑高级功能如情感和记忆了解更少，这使得脑电信号的解析难度较大。

未来的突破方向包括：首先，在硬件方面，电极材料、芯片运算能力是关键。目前柔性植入式电极是热门研究方向，通过提升与大脑组织的兼容性，使大脑误以为是自身组织的一部分，在提高柔软度的同时增加采集通道数以采集更多脑电信号。

其次，在材料技术和感知技术方面，非侵入式可监测的精度实现了大幅度跃升，信号质量的问题可以被材料技术、感知技术的进步协同推动，重点在于是否能够实现全脑的监测。

最后，从算法角度，一个核心难点是算法的解析，弄懂脑电信号到底写出来是什么，这需要不断突破算法难题，提高对脑电信号的解读能力。