试想有一天,人只需“想一想”,就能让机器完成复杂动作,如今,这不再只是科幻场景。随着脑科学与人工智能技术不断突破,脑机接口正逐渐走出实验室。今年全国两会期间,“脑机接口”首次被写入政府工作报告,以未来产业的重要培育发展方向走入公众视野,也引发代表委员热议。本版通过梳理技术进展、应用场景与产业格局等,带读者走近这项正在改变人机交互方式的前沿技术。
今年全国两会期间,“脑机接口”成为科技领域的热词之一。政府工作报告提出,要培育发展未来产业,明确点名量子科技等前沿领域。在今年全国两会首场“部长通道”上,工业和信息化部部长李乐成表示,脑机接口、量子科技等前沿新兴领域发展迅速。下一步将推进包括脑机接口、自动驾驶汽车、机器人等在内的新一代智能技术攻关,加快培育未来产业新动能。在“十五五”规划纲要草案中,脑机接口被明确纳入未来产业重点领域,成为国家前瞻布局的新赛道。
代表委员的讨论进一步推动这一技术进入公众视野。全国人大代表、电子科技大学教授、四川省脑科学与类脑智能研究院院长尧德中表示,中国脑机接口技术有望在未来3至5年开始进入面向公众的实际应用阶段。全国政协委员、中国科学院院士、浙江大学医学院附属第二医院院长王建安认为,脑机接口的成果转化和广泛应用应前瞻布局、系统突破。全国政协委员、天津大学副校长明东指出,脑机接口是未来产业的重要突破口,中国脑机接口产业正处于技术加速突破、生态快速构建、商业化落地逐步提速的关键阶段。
从实验室探索到国家战略布局,从医疗康复到未来交互方式,脑机接口正逐渐走出科幻小说,成为全球科技竞争中的重要领域之一。
如果一名瘫痪患者只需“想一想”,就能让机械臂拿起水杯;如果失语症患者通过大脑信号就能在屏幕上“说话”;如果飞行员在复杂环境中可以用意念操控设备——这些看似科幻的场景,背后依托的正是一项前沿技术:脑机接口。
脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)是指在大脑与外部设备之间建立直接的信息连接通道。系统通过采集脑电或神经信号,经算法分析和解码后转化为计算机指令,再由设备执行相应动作。
例如,当人脑产生“抬起手臂”的运动意图时,脑机接口设备会捕捉到相应的神经信号,通过人工智能算法识别这一意图,再驱动机械臂完成动作。
从技术构成看,脑机接口是一个高度交叉的技术领域,涉及神经科学、人工智能、芯片技术、生物医学工程等多个学科。也正因如此,它被认为有望成为继键盘、触摸屏和语音之后的新一代人机交互技术。
脑机接口研究始于20世纪70年代。1973年,美国加州大学洛杉矶分校科学家雅克·维达尔首次提出“Brain-Computer Interface”概念,为这一领域奠定了理论基础。
通过手术将电极植入大脑皮层,信号质量高,但风险较大。代表企业包括Neuralink和Blackrock Neurotech。
过去几十年中,脑机接口不断取得关键突破。1998年,美国埃默里大学完成首例人体植入试验;2006年,美国布朗大学开发的BrainGate系统让瘫痪患者通过意念控制机械臂;2014年,巴西足球世界杯开幕式上,一名瘫痪患者通过脑控外骨骼完成开球动作,成为这一技术走向公众的重要标志。
近年来,技术突破进一步加速。2023年,美国Neuralink公司获得美国食品药品监督管理局批准开展人体临床试验。2024年,该公司宣布完成首例人体植入。
今年全国两会期间,多位代表委员围绕这一领域建言献策。尧德中提出,应推动“脑机接口”向“脑器交互”升级,通过融合多维生理信号,构建更完整的人机交互体系。
中国卒中学会数据显示,我国脑卒中患者已超过2800万人。在脑卒中康复训练中,患者通过“运动想象”产生脑电信号,系统识别后驱动康复设备进行动作训练,从而帮助神经功能恢复。
对于瘫痪患者来说,脑机接口更是带来新的希望。2006年BrainGate试验中,一名四肢瘫痪患者成功通过脑机接口控制机械臂抓取咖啡杯(来源:Nature)。2023年,美国斯坦福大学研究团队通过脑机接口技术,使失语症患者实现每分钟约62个词的语音解码(来源:Nature)。
在神经疾病治疗方面,脑深部电刺激(DBS)技术已成为帕金森病的重要疗法,目前全球已有超过20万患者接受这种治疗(来源:Nature Reviews Neurology)。
未来,脑机接口的应用场景还可能进一步拓展。例如在虚拟现实领域,用户可以通过意念控制虚拟环境中的对象;在工业领域,脑机接口可以用于监测高风险作业人员的精神状态;在教育领域,也可用于分析学习状态。
2025年7月,工业和信息化部等七部门联合印发《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》,明确将脑机接口作为培育新质生产力和布局未来产业的重要方向。
今年政府工作报告进一步提出,要培育发展未来产业,其中包括量子科技、具身智能和脑机接口等前沿领域。
全国两开云电竞科技有限公司会期间,多位代表委员围绕脑机接口发展提出建议。医学界委员建议加快脑机接口在神经疾病治疗中的应用;尧德中提出,应加强脑科学基础研究,推动跨学科协同创新。
在地方层面,北京、上海、深圳等城市也在积极布局脑机接口相关产业和科研平台。
上游主要是核心硬件,包括神经电极、脑电采集设备、生物材料和信号处理芯片等。
中游是算法和系统平台,包括脑信号解码算法、人工智能模型以及数据处理系统。
在全球范围内,美国、中国和欧洲是脑机接口产业发展的主要区域。美国企业在侵入式技术方面领先,代表企业包括Neuralink、Synchron和Blackrock Neurotech;中国则在非侵入式脑机接口和医疗应用领域发展迅速,涌现出强脑科技、脑虎科技、博睿康等创新企业。
市场规模也在持续增长。市场研究机构Precedence Research数据显示,2023年全球脑机接口市场规模约22亿美元,预计2030年可达到60亿美元。艾瑞咨询数据显示,中国脑机接口市场规模2024年约32亿元,2025年约38亿元,预计2027年可超过55亿元。
从美国企业加快推进植入式脑机接口临床试验,到欧洲持续加大脑科学与神经工程投入,围绕脑机接口的全球技术竞赛正不断升温。谁能在关键技术和产业体系上率先突破,谁就有可能在未来产业格局中占据主动。
从我国发展情况看,脑机接口已具备一定科研与产业基础。近年来,国内科研机构和企业在非侵入式脑机接口、神经信号解码等方向取得多项进展,一些研究项目已进入临床探索阶段。同时,中国在电子制造、人工智能算法以及医疗应用场景方面具有产业协同优势,为脑机接口技术落地提供了重要条件。
尽管发展迅速,脑机接口仍处于早期。如何提高信号解析精度、降低设备成本,仍是技术发展的关键问题。与此同时,伦理规范和数据安全问题也需要同步解决。
在政策层面,我国已将脑机接口纳入未来产业重点布局。随着科研投入持续增加、产业生态逐步完善,以及医疗康复、人机交互等应用场景不断拓展,脑机接口有望从实验室走向规模化应用。对于中国而言,把握这一技术变革机遇,不仅关乎科技创新能力,更关系到在未来产业竞争中的主动权。
美国加州大学洛杉矶分校科学家雅克·维达尔首次提出“Brain-Computer Interface”概念,脑机接口研究正式起步。
美国埃默里大学完成首例人体植入式脑机接口试验,科学家通过植入电极记录人脑神经信号。
美国布朗大学研发的BrainGate系统实现瘫痪患者通过意念控制机械臂抓取物体,成为脑机接口重要里程碑。
巴西足球世界杯开幕式上,一名瘫痪患者通过脑机接口控制外骨骼完成开球动作,这一画面让脑机接口技术进入公众视野。
埃隆·马斯克创立Neuralink公司,推动植入式脑机接口技术研发,脑机接口开始受到全球资本关注。