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3047798688@qq.com通過“意念”，同時操控3臺無人機起落；坐在電腦前，僅憑“意念”就能讓電腦打字與人交流；殘障人士“心隨意動”，靠“意念”控制外骨骼帶動下肢運動……4月1日上午，走進位于濟南高新區的山東中科先進技術研究院實驗室，充滿科幻色彩的一幕幕展現在記者眼前。研究人員融合腦科學與類腦科學、人工智能等技術，在腦機接口研究中不斷取得突破，目前相關設備已實現商業化應用，技術水平國內領先。2019年2月，山東中科先進技術研究院在濟南高新區揭牌，腦機接口技術成為中國科學院深圳先進技術研究院落地濟南的研發項目之一。6年后，濟南等來了“花開之時”。
“意念控制”從科幻走進現實
腦機接口是生命科學和信息技術交叉融合的前沿領域。通俗地說，腦機接口就是在人的大腦與外部設備之間，搭建起一條傳遞信息的“高速公路”，僅依靠大腦就可以控制外部設備，真正實現“意念控制”。
美國腦機接口公司Neuralink的研究路徑是侵入式腦機接口，即通過開顱手術將電極植入大腦皮層，直接采集高質量的腦電信號。山東中科先進技術研究院腦機接口研究中心團隊選擇的則是非侵入模式，不需要將電極植入大腦皮層，只需要將電極附著在頭皮上。
研究人員給記者演示了腦機接口裝備的“黑科技”，戴上腦電采集帽后坐在電腦屏幕前，雙眼聚焦屏幕上的向上、向下、向左、向右、翻轉等9種指令，身后的無人機編隊就能準確根據指令飛行，飛行動作靈活自如、整齊劃一。
同樣神奇的還有意念打字系統。電腦屏幕上集中顯示著數十個字母和符號，研究人員用雙眼聚焦自己想“點”的字母，雖然字母之間距離很近，依然能做到“想點哪個點哪個”。很快，他就在屏幕上拼出一句問候語。
“當用戶注視虛擬鍵盤中的某個字符時，相應的腦電波模式被檢測并解碼，從而實現字符的輸入。目前，該系統可實現每分鐘平均打出20個字符，準確率達94.4%。”腦機接口研究中心工程師王圣哲說，意念打字系統能幫助語言功能障礙、聲帶受損、中風患者等特殊群體與人溝通交流。
產品已在多個醫療機構應用
相比侵入式裝備，非侵入式腦機接口不會對人體產生傷害，具有先天的安全性，但非侵入模式腦機接口的腦電信號屬于間接采集，面臨信號微弱且易受干擾等難題。
“2019年，我們就基于自主研發的NeuroSci腦電采集系統，把腦機接口的實驗室裝備做出來了。當時，離產業化還有很長的路要走，我們要克服的最大困難，就是把特定腦區產生的神經震蕩信號傳輸到頭皮電極的微弱電流捕捉到、識別清、識別快。”腦機接口研究中心執行主任彭福來告訴記者，大腦產生的電流僅有幾個毫安，相當于手機待機電流的千分之一，但在輸送過程中面臨非常多的干擾，比如噪音、電磁波，哪怕眨一下眼睛，腦電采集帽采集的大腦信號就完全不同。
研究人員從軟硬件兩方面著手，不斷改進裝備的技術指標，同時，攻堅克難自主研發腦機接口應用裝備。高性能多通道神經肌肉電生理信號采集系統、腦機接口康復訓練系統、輕量化多模態生理參數睡眠監測系統、腦控無人機系統、意念打字系統、腦控下肢外骨骼等產品陸續問世。2023年，山東中科先進技術研究院承接了濟寧醫學院的腦機接口實驗室項目，腦機接口相關產品首次走出實驗室，產生商業價值。2024年8月，在“世界機器人大賽”中獲得產業貢獻獎。
截至目前，山東中科先進技術研究院的腦機接口產品成功應用在301醫院、齊魯醫院、紅會醫院等醫療機構；哈爾濱工業大學、深圳大學、濟寧醫學院等高校，累計為20余家機構的科學研究、疾病診斷提供強有力的支撐。
加速邁入市場藍海
當前，全球腦機接口產業正處于快速發展階段，吸引了科技公司、醫療機構、學術研究機構和政府部門的高度關注。有分析指出，腦機接口有望推動人形機器人技術成熟。根據估算，2030-2040年間，全球腦機接口在醫療領域應用的潛在市場規模有望達到400億至1450億美元。據賽迪顧問的數據，2024年中國腦機接口市場規模為32億元，預計2027年達到55億元。
2024年12月，山東省印發《關于科技創新引領未來產業，布局培育發展新質生產力的實施方案》中，將腦機接口技術列為未來產業的重點發展方向。
“我們的腦機接口技術處于全國領先水平。這項技術的應用剛剛打開，就展現出廣泛的應用潛力和未來科技生活的新圖景，未來會極大改變我們的生活。”據山東中科先進技術有限公司總經理李衛民介紹，腦機接口技術將逐步拓展到科研教育、生活娛樂、軍事等多個領域。比如對駕駛員進行疲勞監測，提高駕駛安全；識別高危行業從業人員的情緒狀態，進行心理健康評估和治療；監測運動員的大腦活動，優化訓練計劃；開展兒童的注意力訓練；監測患者睡眠質量，幫助醫生診斷，等等。
目前，山東中科先進技術研究院已研制出多款腦機接口裝備，相關產品的零部件供應商都在國內。隨著腦機接口技術的不斷迭代，加上山東省擁有市場開發潛力、人才集聚優勢和穩定的供應鏈，山東中科先進技術研究院已著手謀劃建設國內一流的腦機接口裝備生產基地。
（濟南日報·愛濟南記者韓霄鵬）
