脑机智能如何与数字生命融合，创造全新未来？

图片来源@视觉中国

文｜追问NextQuestion

现今，科技的发展步伐日新月异，人类社会正站在一个前所未有的变革之际。脑机接口、生物芯片、人造器官、AR手术等技术正在从理论走向应用实践，揭示着人类生物层面与数字化生活方式相结合的巨大潜力，预示着一场颠覆性的技术革命正在酝酿之中。

7月6日，2023年世界人工智能大会（WAIC 2023）在上海盛大启幕。由中科院上海分院为指导单位，天桥脑科学研究院（Tianqiao and Chrissy Chen Institute，TCCI）、中科院上海微系统与信息技术研究所、中国神经科学学会脑机接口与交互分会、上海市未来产业脑机接口专委会、上海脑虎科技有限公司联合举办的WAIC 2023 “脑机智能与数字生命”主题论坛隆重开幕。

本次论坛凝聚了全球的科学技术智慧，邀请了国内外顶级院士、国际权威机构组织代表，国内外世界一流大学校长、教授，相关领域全球领军企业、知名国企央企外企负责人，独角兽企业创始人等重磅嘉宾出席，共同探讨科技发展的新趋势、新理念和新挑战。

将大脑直连设备的未来——从手机到脑机

天津大学医工院副院长许敏鹏教授，以“脑-机接口，从手机到脑机”为题，带我们深入了解脑机接口的研究和发展趋势。

许敏鹏教授阐述，现如今手机已经深深融入我们的生活，几乎成为生活的一部分。但想象一下，如果人们可以绕过物理操作，直接利用大脑与设备交互，是否可以将此设备称之为“脑机”呢？许教授认为，未来的人机交互将解放人们的双手，交互界面将直接呈现在大众眼前，而无需手部操作。尽管人们可以用语音控制设备，但由于存在隐私问题，因此，最理想的交互方式应是通过思想控制设备。

在脑机接口领域，许敏鹏教授详细解释了如何构建大脑与计算机之间的通信接口，从而实现生物智能与机器智能的融合。他深入讲解了脑机接口的工作流程，包括脑信号的采集、特征提取、模式识别，以及如何将其转换为机器指令与外部设备进行通信。

对于侵入式和非侵入式两种脑机接口的各自优缺点，许敏鹏教授认为，侵入式脑机接口虽然可以获取高分辨率的信号，但存在手术风险；而非侵入式脑机接口虽然安全无创，但由于与神经元的距离较远，获得的信号较微弱，分辨率也相对较低。

展望未来，人们或许能够看到非侵入式脑机接口技术在消费级产品中的广泛应用，这将极大地提高用户与设备的交互效率，并为保护隐私提供更为安全的解决方案。

重塑光明：人工视网膜的挑战与前景

以色列公司Nano Retina首席技术官Ra’anan Gefen，在演讲中介绍了视觉信息的输入以及人工视网膜的前景。他详细地剖析了视觉信息是如何从角膜传至大脑的视觉皮层，并强调了视觉信息处理在大脑中的重要性。在他的理解中，眼睛并不只是光线的接收器，更是一台信息的转译机。

▷图注：Ra’anan Gefen作报告

Ra’anan Gefen通过深度探讨视觉刺激的几种方式，绘制出了一个详细且包罗万象的科技领域蓝图。无论是皮层刺激、视网膜上方刺激、视网膜内刺激、视网膜下刺激，还是超脉络膜刺激，都在他的演讲中得到了精准的诠释，展示了他对人造视网膜理念深入的理解。

值得一提的是，他分享了一个卡车司机通过视网膜电刺激手术从失明到复明的感人故事。这个案例生动地展现了视网膜电刺激技术的希望与挑战，同时也让世人看到了广大视障人士恢复视力的可能性。

然而，Ra’anan Gefen也实事求是地指出，目前的人造视网膜技术还面临许多挑战，如手术风险高、并发症多、视力恢复度有限等。他坚信，只有通过不懈的科研努力和技术创新，才能真正突破视力恢复的难题，为更多的人照亮前行的路。

Ra’anan Gefen描绘了人工视网膜技术的发展轨迹，既鼓励面向未来的可能性，又让人们清醒地认识到挑战的严峻。

构筑微尺度生命科技：智能微流控技术与类器官构建

上海傲睿科技有限公司董事长兼首席执行官关一民，生动地阐述了利用智能微流控技术制备细胞球和器官芯片的过程，并强调了此方法的精确控制与高效率优势。他们的团队已经实现了在短时间内制备大批细胞球（如肝细胞球、肾细胞球及神经细胞球），进一步模拟人体器官的功能，比如集成多种细胞类型。

▷图注：关一民作报告

关一民特别强调了细胞分化和表达的重要性。他们的实验结果表明，智能微流控技术能够促进细胞的正常分化和表达。通过与传统的二维培养方法对比，他们发现在三维环境中，细胞的表达能力显著优于二维培养。令人兴奋的是，他们的智能微流控技术已经成功应用于药物渗透性和毒性测试，表现出极高的灵敏度和准确性。

他强调，脑机接口和智能数字生命的研究占据了重要的位置，尤其是他们对血脑屏障的模拟研究。通过这种模型，他们可以检测药物的渗透性，从而推动药物研发的进步。

他们进一步探讨了将不同器官芯片相连，形成系统模型的可能性，以及结合三维打印和细胞操作技术，将智能微流控技术商业化和工业化的前景。

人类智慧与机器智慧交汇，共筑新型研究生态

TCCI应用神经技术前沿实验室主任Gerwin Schalk教授揭示了一个充满挑战和机遇的新学术领域：生物学与计算科学的交融，特别是人脑智能与机器智能的融合。

Schalk教授表示，TCCI的目标在于打造一个涵盖研究、教育、科学奖项和基石合作伙伴的新型生态系统。TCCI应用神经技术前沿实验室致力于满足广大公众的需求，将大脑与计算机更为紧密地结合，提供一种类似Apple Watch的设备，这不仅让人们更好地了解自身，更能深度接触大脑。

该实验室通过收集和分析大数据来洞悉大脑，例如，通过睡眠研究理解人类的睡眠模式，通过认知损伤研究预测痴呆症的发生。同时，运用人工智能技术对数据进行深度解析和模型建立，例如研究大脑信号在睡眠过程中的变化，以了解睡眠质量和识别潜在的睡眠问题。

Schalk教授展示了实验室的最新创新——智能脑电图设备（Smart EEG）。这款设备轻便易用，可轻松佩戴在额头上检测大脑信号，其电池续航可达10小时，并可以通过无线方式与电脑或手机上的应用程序通信。该实验室的长远愿景是开发能感知大脑信号、声音、气味、味道和运动的下一代技术。

为了实现这一愿景，TCCI正在积极招募算法工程师，开发算法和训练AI模型来解析数据，并创立新的Mind X实验室，专注于人工智能与大脑交互的研究。他们为此投入了1亿美元的基金，并正寻找一位神经科学家和一位AI工程师来领导这个新机构。

总的来说，Schalk教授的精彩演讲揭示了TCCI正在积极开拓的新学术疆界，以及将人脑智能与机器智能融合的宏大愿景。TCCI的研究和实践无疑将开创科技新纪元。

探索脑机接口技术的边界：过去、现在与未来

脑虎科技联合创始人兼CEO彭雷回顾了脑机接口技术从早期初露端倪到现在实际应用的四个重要发展阶段。他指出，硅基硬质电极系统的出现标志着技术的一大里程碑，该系统通过将硬质电极直接植入大脑皮层，能够在96个通道上进行记录和刺激。

▷图注：彭雷作报告

近年来，由马斯克推进的柔性电极技术再次引领了该领域的飞速发展，有望在未来实现对上万通道的操作。彭雷提及，我们正在沿着类似的技术轨迹前行，采用机器人技术进行开颅手术和微电极的植入。

让人兴奋的是，彭雷分享了最近的重大突破，仅在三周前，FDA批准了Neuralink的科研临床试验。这无疑为整个脑机接口行业注入了巨大的动力，也加速了技术进步的步伐。

彭雷特别强调，选择柔性电极的理由在于其解决了三个核心问题：首先，实现了神经元的高通量采集和刺激；其次，将手术创伤降到了最小；最后，能够实现电极与生物体的长期共存，并有效地进行信号记录。

未来，脑机接口植入所造成的伤害有望能够减小到与激光矫正近视手术相当的程度。虽然这个目标现在看起来还遥不可及，但只要持续探索，让更多的人接受这项技术，这个目标一定能够实现。

在这场盛大的“脑机智能与数字生命”主题论坛闭幕之际，中科院上海微系统所副所长、脑虎科技创始人兼首席科学家陶虎教授对所有参与者表示了诚挚的感谢。陶虎教授强调，论坛的重心在于探索数字生命的全面可能性，而不仅仅局限于脑机接口。探索如何利用脑机接口技术将大脑与外部更强大的感知器和执行器结合起来，是目前科研人员和初创公司所面临的首要任务。

此次的“脑机智能与数字生命”主题论坛为我们提供了一个理想的平台，使更多人有机会深入了解脑机接口及相关技术的前沿发展，同时也探讨了科技如何改变生活。未来，期待看到更多的研究突破和技术创新，为人类的生物层面与数字化生活方式相结合开创新的可能。

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