不同的脑机接口方式，一定不是对立的，它们只是适用于不同的场景应用。从技术特点来说，非侵入式定位在健康康复，侵入式更多倾向于严肃医疗，这是考虑到付出和回报比。
2023年发生的一件大事，让普通人也逐渐了解到“脑机接口”（Brain Computer Interface，BCI）这一前沿技术。5月26日，埃隆·马斯克创立的脑机接口公司Neuralink宣布重大进展：公司已获美国食品和药物管理局FDA的批准。这意味着Neuralink可以开始在人体上做临床试验了，此前Neuralink已经尝试在老鼠、猪和猴子的大脑植入脑机接口芯片并取得一定研究成果。
脑机接口是人机交互的特殊形态，指的是在颅内植入电极记录信号，构建人脑与计算机或其他电子设备之间的交流和控制通道，通过这种通道，用户可直接通过大脑思想来表达想法或操作设备，而不需要语言或者动作。
早在1950年，美国国立卫生研究院（National Institutes of Health, NIH）首次在猴脑植入电极，成为第一个概念性脑机接口。不过直到1973年，BMI这个技术名词的概念才诞生。当时美国加州大学洛杉矶分校的计算机科学家雅克·维达尔设想，通过放置在头皮上的电极检测到大脑发出的实时信号，可翻译后用于控制计算机，首次描述了脑机接口的科学概念与设想。
2010年左右，脑计划(Human Brain Project)作为继“曼哈顿计划”、“阿波罗计划”和“人类基因组计划”之后的人类第四大科学计划开始实施，目标是实现长期稳定读写大规模神经元动态网络数据，而脑机接口是其中最重要的技术工具。
经过多年研究，如今的脑机接口技术已经从最初的科学幻想阶段，进入了技术爆发阶段，备受行业人士的关注。
12月21日，在由海口市人民政府、海南省工业和信息化厅知道，海口市科学技术工业信息化局、芯原微电子（上海）股份有限公司主办，芯原微电子（海南）有限公司承办的第二届南渡江智慧医疗与康复产业高峰论坛上，举办了一场主题为“脑机接口技术的机遇与挑战”的圆桌讨论。与会嘉宾就脑机接口技术的落地领域、不同技术路线的对比以及产业化展望进行了深入探讨。
由左到右依次为：
主持人 芯原品牌资深投资总监 南婧
讨论嘉宾：
人工智能与数字经济广东省实验室（广州）常务副主任、华南理工大学教授 李远清
上海脑虎科技有限公司创始人、CEO 彭雷
上海中医药大学康复医学院副院长 许东升
杭州回车电子科技有限公司联合创始人、CTO 童路遥
南湖脑机交叉研究院常务副院长 王跃明
深圳市应和脑科学有限公司CEO 姚斌
脑机接口的技术路线与应用领域
脑机接口系统是一个复杂的交叉学科，范围涉及微电子、医疗器械、芯片、材料、算法、机器人、医学、伦理、神经科学、心理学等。核心难点在于最大限度利用大脑，与最低限度损伤大脑之间的平衡，所以在技术路线上可大致分为侵入式、半侵入式和非侵入式，简单来说就是电极侵入脑部程度的轻重之别。
华南理工大学的李远清教授是国内非侵入式的学术代表，他将脑机接口系统分为几个模块——第一是脑信号采集，第二是脑信号解码，第三是应用模块，第四是反馈模块。其中在应用上，脑机接口最早开发出来的目的是用于控制外部设备，而如今，医疗已经称为当前脑机技术应用最广泛的领域，主要围绕在短期内的“监测、恢复、替代、增强”四个阶段为主。例如监测大脑情绪和专注度、辅助脑电波监测和脑疾病确诊、辅助重大残疾群体恢复正常活动以及提高孩童专注力训练等等。
会议现场还就“脑机接口技术将率先在哪些应用领域落地？”进行了投票，从结果来看，智能康复排名第一位，严肃医疗第二，教学辅助、娱乐游戏和军事领域并列第三。
从脑机技术的三种技术路线来看，非侵、半侵和侵入的区别主要看电极植入大脑的深度。侵入式是有创植入到大脑皮层之下，半侵入是有创植入硬脑膜或蛛网膜上，非侵入则是无创。三种方式随着侵入电极越来越深，所获得脑电信号越来越好、频率越来越高，但对人体的伤害也越来越多。
所以各方也在积极研究全新的脑机接口方式，例如Synchron公司开创了一种“支架”技术，通过颈静脉植入电极，并通过血管引导到大脑旁的位置。该支架在大脑区域旁边放置了16个电极，可以无线和即时地控制设备。这项技术的优点在于无需头部开洞手术，大大降低了患者的风险和不适感，植入方法相对简单，手术时间也更短。
全侵、半侵、非侵的优劣势对比
虽然从脑机接口的定义来看，在颅内植入电极并不是必要的，但侵入式要做的这件事对于构建脑与机之间的通路，建立人机完全合一的脑机智能，实现信息交互至关重要，也是这项应用的远景。那么在侵入和非侵入之间的半侵入式脑机接口优势如何？脑机接口医疗产品又将如何“从学术圈走到商业世界”？
在投票中，大家普遍认为半侵入式脑机接口最突出的优势是较低的创伤性，这种特性也让半侵入式适合更多的应用场景。
深圳市应和脑科学有限公司的姚斌博士有着超过十年的医学神经内科临床经验，对侵入和半侵入式脑机接口研究都有涉及。他认为，“全侵入式需要电极进入大脑，也就是深入头骨下方的蛛网膜，再往下进入大脑皮层，链接大脑灰质神经元和神经细胞集中的地方，算是一个极端。而半侵入式是一种妥协。”
在姚斌看来，侵入式最大的优点就是准确。大脑中包含数亿个神经元细胞，这些神经元细胞的信号形成了一个网络，无时无刻不在发出或是接收神经地质。理论上，任何一种与大脑相关的疾病，必定会在大脑某处出现非正常状态，要判断这种状态最理想的方式，就是将电极放在大脑对应的地方进行监测。
深圳市应和脑科学有限公司CEO 姚斌
“医学实践已经证明，帕金森等具有特定靶点或神经病变部位的疾病，通过手术可以减轻病症。而目前全国也有20万例的样本通过侵入式进行深部脑刺激，解决了帕金森晚期的问题。”不过姚斌也表示，在大脑中植入电极，时间太久会令大脑组织产生一些生物反应，导致后续问题，这也是为什么目前医学界都是先用康复手段再上药物，最后是行为治疗，实在不行才采用侵入式治疗。
非侵入式的好处是没有创伤，缺点是空间分辨率太差，做不到精确干预或是精确诊断。而半侵入式目前业界还没有统一的明确定义，但概念上就是介于侵入式和非侵入式之间，采用损伤较小，采集信号又相对准确的方式。半侵入式虽然要把颅骨打开植入电极，但并不把电极插入大脑深部，只是插在皮层。这样一来损伤小一点的同时，还能过滤掉很多干扰信号。
姚斌表示，应和脑科学也在尝试通过血管支架放置电极的技术，探测和采集大脑信号，但他认为这条技术路线还在初期，“如何做到把电极刚好放在正确的血管上，是很难的问题”，所以对精准性做了妥协。
没有最好的方法，只有最适合的
既然侵入式脑机短期内无法商业化落地，那么不插入脑组织的非侵、半侵方式能不能快速的商业落地呢？南湖脑机交叉研究院的王跃明副院长首先指出，不同的脑机接口方式，一定不是对立的，它们只是适用于不同的场景应用，“并没有一种全优的方法。”
南湖脑机交叉研究院常务副院长 王跃明
从技术特点来说，非侵入式定位在健康康复，侵入式更多倾向于严肃医疗，这是考虑到付出和回报比。“如果对于某个疾病，采用侵入式的回报是够的，那么患者也会愿意接受。” 王跃明说到，从目前的技术来看，非侵入式无论从信号采集还是输入，对于重度患者的疗效都达不到满意效果。侵入式虽然需要在精准靶点位置和信号精准度位置植入电极，才能达到更好的效果，但更加适用于重症。
“之前我总结过一句话，儿童是最宝贵的，所以应该用数字诊疗、非接触的疗法，轻症跟中症可以接受半侵入式，重症患者则应该采用侵入式。” 王跃明总结道——儿童非侵入式，轻症半侵入式，重症侵入式式，“所以几种技术路线都有各自空间和赛道，也都有硬件体系和方法两部分，硬件可能差不多，但针对每种疾病的方法不一样，硬件和方法结合才会有更广的空间。”在这方面，结合临床验证的方法（医学）科研属性会更强。
从投票结果看，观众普遍认为非侵入脑机接口的应用领域主要在教育领域，例如提升儿童注意力，以及术后康复机器人、睡眠障碍等轻症患者。
非侵入式在消费领域优势明显
当前，脑机接口技术已经在一定程度上改变了传统的康复手段，可帮助神经受损患者实现主动康复。一些用于提升专注力、正念和睡眠辅助的可穿戴产品，也在部分消费类场景应用。可见非侵入式的优点是能够更快实现商业化落地。
回车科技在非侵入式脑机接口商业化方面，做了很多探索，也有不少落地的AR、VR产品，但童路遥依旧认为脑机产品的商业化是一个非常复杂的问题。
举例来说，脑机接口领域全球出货量最大的产品，是2009年美国美泰公司出品的一款玩具。这款产品几年时间内卖出了300万台，目前还没有产品能超越。价格方面一开始是200美金左右，现在降到100美金左右。基于这款产品的游戏娱乐场景，2019年时美泰又联合中国上市玩具企业做了升级款，虽然玩起来比初代体验更好，但最后却没有推向市场。
杭州回车电子科技有限公司联合创始人、CTO 童路遥
究其原因，童路遥认为是国内玩具产业链利润非常低，每个玩具出厂价如果是30-40元，市场价只能卖到100-200块钱。“用到脑机接口的成本也比较高，对于脑机接口企业来说，如果没有足够的利润，也不会考虑推出相关产品。”
第二个例子是回车科技的两家客户，做了一模一样的VR助眠产品。其中一个客户在淘宝卖，另一个客户通过医院卖，结果是面向C端的客户销量不佳，医院端的客户却发展得越来越好。
“虽然解决的都是睡眠问题，但市场上2-3亿人的睡眠障碍有着不同的病症表现。直接面向C端的产品问题在于消费者只知道自己失眠，但不知道这款设备是否适合自己，一旦发现不管用就退货，成本都压在企业身上。” 童路遥说到，而通过医生处方再进行应用，可以让用户了解自己获得价值跟付出成本是不是成正比，“如果我是重度失眠，只要能睡一个好觉5000块也愿意买，所以脑机企业需要根据不同应用领域定义人群和商业路径。”
以前脑机接口都是连接手机和PC，如今VR和AR作为第三代计算终端，已经开始对标计算机和手机的出货规模，成为脑机接口快速飞跃的赛道。“按照一年全球出货量10亿台计算，嫁接到AR和VR设备上的脑机接口就能实现每年近10亿的出货规模。” 童路遥以原先没有摄像头的诺基亚手机为例，加上摄像头和陀螺仪后可以做更多事，XR设备也一样，加入脑机功能后也可以做更多事，“出货量达到一定的阶段后，脑机的成本甚至有可能降到十几块人民币，尤其是非侵入成本并不高，用在VR和AR上有很多优势。”
侵入式：风险越大，收益越大
谈了非侵和半侵后，论坛继续对侵入式脑机接口进行了深度探讨。脑虎科技是目前国内侵入式脑机接口公司中估值最高、融资金额最多的，也被称为最接近Neuralink的公司。彭雷就侵入式脑机接口的主要应用领域，以及目前国内外市场的竞争格局进行了分享。
上海脑虎科技有限公司创始人、CEO 彭雷
侵入式脑机接口的主要适应症遵循“先绝症，再重症，到轻症”的过程，简单来说，不到万不得已，不会在颅骨上开个口子植入电极。因为从症状的角度，这些绝症患者希望获得的收益一般是重新站起来，或是重新开口说话。这就涉及到脑机接口的读、写两个能力，“读”既解码，主要分为语言解码和运动解码。
运动解码方面，当肌肉神经元无法使用，只有大脑可以正常工作时，大脑仍有非常强的动力向外进行语言表达跟运动控制，只是不能直接驱动躯体本身。如果这部分脑信号能被解码，并用在一些外骨骼、机械臂上，瘫痪病人就可以“动”起来。
语言解码方面，脑机接口可以让处于生命后期阶段的患者生存质量更高。这类患者本身是非常绝望的，因为往往已经处于无法语言表达沟通的阶段，很多人后期甚至放弃治疗。
彭雷认为，让病人始终保持对外语言沟通和运动互动，是延长这类型患者生存意愿的工具，这也是罕见病救助中的优选方式。“虽说市场空间不大，但实现语言解码和运动解码能力后，再用到高位截瘫等更大适应症人群中，可以让患者生命存活周期达到50-70年，提高生活质量。” 总的来说，适应症扩展可以领侵入式脑机接口获益时间延长，市场空间（适应症人群）变大。
“写”主要是刺激，即用脑深部电刺激术（deep brain stimulation,DBS）这类成熟的神经调控医疗器械，通过刺激靶点来减缓抑郁症、帕金森等病症发作时的影响。据介绍这类技术已经存在十几年，适应症人群很大，有着非常好的市场空间。随着脑机接口技术进入传统神经调控医疗器械，还会诞生出新的产品形态，例如高通量刺激可用在视觉假体、听觉假体上等。
谈到国内外在脑机接口上的竞争，彭雷表示，美国有5、6家脑机接口公司，最少的也融资1亿多美金，中国在这个领域相对年轻，几家公司都是2020-2021年左右成立。“我们几乎拜访了全球的知名脑机公司，大家的共识是，脑机接口是中美两国目前为数不多可以合作的领域。学界要交流的地方很多，例如中国有动物实验和临床实验的优势，动物实验进展比Neuralink还快，临床在明年也会有新成果发布。”
美国公司也意识到了这一点，所以在脑机领域，中美双方的侵入式脑机接口公司能够比较好地结合市场，找到共同推进人类福祉的合作态势。“从这个视角来看，（国际）合作是大于竞争的，脑虎也会推动商业合作和互相协作。”彭雷补充道。
在“侵入式脑机接口的主要应用领域”投票中，现场观众票选出的第一名是运动康复和运动重建，第二是感知觉恢复，第三是脑疾病的神经调控。彭雷也非常认可这几个方向，他认为脑疾病的神经调控是侵入式的存量市场，而听觉、触觉等感知修复将成为新增市场。
至于在科幻电影中看到的黑科技“脑-脑通信”，彭雷透露脑虎已经做了三个五年计划，第一个五年是专注严肃医疗器械，帮助病人解决问题；第二个五年是研究脑机技术能不能用到普通人身上，让人类获得能力的强化（这里已经有点科幻了）；第三个五年则是大家看到电影《黑客帝国》中对于脑机接口的描述。
“也许各位有生之年都会植入脑机接口，我们这代人有机会看到这一天。然而脑脑通信涉及到的不仅是技术问题，还有伦理、心理问题。就像AI这些年带给我们的变化一样，脑机也会到达这个临界点，届时它带给人类的思考和变化，就远远不止是一个脑-脑通信了。” 彭雷说到。
临床应用的最大机会：神经调控
神经调控是脑机接口的主要应用，两个关键步骤分别是提取和反馈。
提取，即通过采集不同脑功能区位置与不同深度的电信号，并利用预处理、特征提取和模式识别，从而实现对大脑活动状态或意图的解码。
反馈则是把大脑活动状态、解码结果、与外界通信或控制结果反馈给用户，进而调节其大脑活动以获得更好的性能。
上海中医药大学康复医学院的许东升副院长本身是一名康复科的临床医生，有非常多的神经调控临床经验，他表示，如今很多脑机接口技术已经应用在临床上，“作为中医智能康复教育部工程中心的执行主任，我们有一个脑机接口实验室，特别期待与企业之间的合作。”
近年来，也有很多企业的脑机接口设备入驻医院供临床使用，许东升最直观的感觉是患者对这类设备的接受度、适应度和治疗效果都不一样，这是因为设别的标准化程度有着千差万别，如何让脑机接口更好的用在临床上？他从三个角度提出了自己的思考。
第一，脑机接口将来的在感知运动康复、精神康复治疗方面，会有很大的市场。国家科技部重点研发计划，十三五和十四五计划都在推动医疗健康，其中一个重要切入点是主动健康，脑机接口通过内驱进行重塑重建，因此是最好的技术。但由于目前临床做的不够，病人对脑机技术认知不足、主动性低下的现状亟待改善。
上海中医药大学康复医学院副院长 许东升
第二，脑机在临床上面临的问题是“怎么应用好”。技术要贴合临床，所以脑机接口一定要和其他技术相融合，例如神经调控就是1+X策略，X可以是其他任何技术。再比如脑网络，一定是多靶点刺激或落后靶点激活和融合，要从不同角度训练。脑机接口如果作为临床应用技术，势必要和其他技术融合形成一种新的技术解决方案。
第三，神经调控和脑机接口的融合。神经调控对于脑机接口而言，可以做到神经增强，也可以挑战非侵是否可以实现精准性。神经是一个环路，无创脑机可以实现环路的激活，在这种情况下，神经调控对脑机接口可以实现双向增强。“神经调控在临床上用可以收费，脑机接口目前不可以收费，两者融合可以促进应用的商业化。” 许东升说到，另外在针对残疾人的家居设备方面，脑机接口也可以做一些前装，通过对残疾人认知促进运动，让脑机接口发挥更大作用。
哪种技术路线将率先产业化？
在投票环节，大家认为非入侵式脑机接口技术将率先产业化。姚斌对这个投票结果也很认同，他表示，“非侵入式的产业化已经在发生了，无论是消费级市场，还是康复机器人在神经科领域，康复理论都已相对比较完善。但不能说侵入式不能率先产业化，如果把神经调控当做侵入式脑机接口的一种类型，它也用了将近二十年。”
姚斌也赞同王跃明的观点，脑机接口各条技术路径之间不是相互竞争关系，而是针对不同需要来解决问题。“不同的病人，可能需求是轻症、重症、预防或治疗。不同的市场，需要不同的解决方案，选择不同的商业手段。大家通力合作发挥所长，解决自己能解决的问题，也能够把产业带动起来。”
彭雷认为，率先产业化的一定是消费场景（非侵入式），这已是行业中的共识，但侵入式的想象空间更大，天花板更高。“未来十到十五年，很多技术会到临界点，AI领域在讨论什么时候出现强人工智能，预计就在未来三五年。当AI技术突破之后，下一步人类要解决的就是脑科学问题，并且在未来三十年都会持续探索。”
随着医学的进步，身体绝大部分器官都可以被修复甚至是被更换，剩下的大脑就是唯一有别于其他动物的主体，这里面充满了想象空间，永生不再是梦？但彭雷也表示，这也需要一家公司耐得住寂寞，五年十年地往下走。
王跃明分析了脑机接口在产研一体化方面的思考和发展，他首先指出，脑机公司肯定不是互联网公司，纯粹靠公司就能做成，（医学）方法部分需要持续的科研或临床支撑。“但全靠高校、学术机构也不行，只有把科研机构跟企业真正打通，成熟的东西放在企业，探索放在高校，才能实现医工信融合发展。”
人工智能与数字经济广东省实验室（广州）常务副主任、华南理工大学教授 李远清
李远清教授最后总结了非侵入、侵入、半侵产业化的发展路线，以及未来的展望。他认为侵入、非侵入、半侵入都有自己的领域，但还是要通力合作，因为大家共同的基础就是脑科学和医学，“不论那条路线，都需要懂得脑科学、神经科学和电子科学的人才通力合作。做研究的人不一定擅长商业，擅长商业的人不一定懂得医疗技术研发，所以还需要打通大学，研究所、企业和资本之间的通道，大家各司其职缺一不可。”
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