什么是脑机接口？脑机接口的研究已持续超过40年

脑机接口(Brain Computer Interface，BCI [4] )，指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，实现脑与设备的信息交换。这一概念其实早已有之，但直到上世纪九十年代以后，才开始有阶段性成果出现。

脑机接口，有时也称作“大脑端口”direct neural interface或者“脑机融合感知”brain-machine interface，它是在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间建立的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑(例如视频重建)，但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。 在该定义中，“脑”一词意指有机生命形式的脑或神经系统，而并非仅仅是“mind”。“机”意指任何处理或计算的设备，其形式可以从简单电路到硅芯片。

对脑机接口的研究已持续了超过40年了。20世纪90年代中期以来，从实验中获得的此类知识显著增长。在多年来动物实验的实践基础上，应用于人体的早期植入设备被设计及制造出来，用于恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。研究的主线是大脑不同寻常的皮层可塑性，它与脑机接口相适应，可以像自然肢体那样控制植入的假肢。在当前所取得的技术与知识的进展之下，脑机接口研究的先驱者们可令人信服地尝试制造出增强人体功能的脑机接口，而不仅仅止于恢复人体的功能。这种技术在以前还只存在于科幻小说之中。

近期，上海市政府印发了《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》(以下简称《行动方案》)。

在2022年11月23日举行的上海市政府新闻发布会上，上海市经济信息化委主任吴金城介绍称，上海谋划未来产业布局方向，主要考虑技术的“前沿性”、需求的“突破性”、影响的“颠覆性”、价值的“战略性”、前景的“爆发性”。《行动方案》包括总体要求、产业方向、主要任务和保障措施四个部分，可以概括为“1+4+5+6”。

“1”个总体要求是：争取到2030年，未来产业产值达到5000亿元左右。

“4”，就是实现四大发展目标。吴金城介绍称，未来，上海将成立5家左右未来技术学院，培育15个左右未来产业创新中心，围绕5大未来产业集群，建设15个左右未来产业先导区，攻关一批核心部件，推出一批高端产品，形成一批“中国标准”，推动一批领军企业向未来产业布局，发展生态主导型企业，组建一批创新联合体，并打造要素集聚、开放包容的未来生态，积极参与国际大科学计划和大科学工程，引进一批高层次战略科学家和企业家。

“5”，就是打造五大未来产业集群，包括未来健康产业集群、未来智能产业集群、未来能源产业集群、未来空间产业集群、未来材料产业集群。

吴金城介绍，上海将推动脑机接口、生物安全、合成生物、基因和细胞治疗等技术研发突破及产业化;推动智能计算、通用AI、扩展现实(XR)、量子科技、6G等技术研发突破及产业化;推动先进核能、新型储能等技术研发突破及产业化。如在氢能领域，上海计划到2025年，建设各类加氢站70座左右，建成3到5家国际一流的创新研发平台，燃料电池汽车保有量突破1万辆，氢能产业链产业规模突破1000亿元。

据介绍，脑机接口技术被誉为人脑与外界沟通交流的“信息高速公路”，是新一代人机交互和人机混合智能的关键核心技术。构建一套完整的脑机接口系统，既需要硬件支撑也需要软件支持。其中，软件内容涉及视听觉刺激呈现、数据读取与预处理、数据分析与解码、在线反馈等多个关键技术环节。本次研发的平台规范了脑机接口数据结构与预处理流程，开发了通用的解码算法框架，利用双进程和双线程提高在线系统的实时效率，能够实现对用户大脑意图的获取、分析和转换等全流程处理。

脑机接口可以解码人类的思维活动，让一部分经历过“闭锁”昏迷的无意识患者也有机会与外界交流。但我们首先得弄清楚，这些无意识患者到底还能不能对外界刺激做出反应。

意识并不是非此即彼的二元概念，相反，它其实是一个在“有意识”和“无意识”之间渐进的过程，而且分很多种维度。虽然这听上去像是哲学家们揣摩出来的定义，但在真实世界中，它其实有很大的意义。

2019年，我在比利时列日大学医院[1]的医疗团队接治了一名21岁的女性，患者刚到医院时被初诊为昏迷，但脑电检查结果却显示，她仍能从一系列随机姓名里对自己的名字做出反应。此外，她的大脑活动还能回应[2]一些简单的问题，这意味着她仍有听觉，能够理解信息，还能执行指令。如果没有这些脑电波证明她虽然处于闭锁状态[3]、无法说话或移动，但大脑却仍有意识[2]，她应该会被直接诊断为昏迷或植物人状态。这一发现对这位患者来说至关重要，因为检查结果出来之前，医生已经在和家属商讨患者的临终事宜了。后来，经过积极救治，病人逐渐恢复了过来，现在甚至能够自己控制轮椅活动了。

一直以来，人们都倾向于认为意识是一个“全或无”的概念，因此误以为昏迷或植物人状态的病人完全没有意识。就连临床医生有时候甚至也会漏掉昏迷病人存有意识的细微迹象，而这些迹象一般都是由病人家属最先发现的。尽管看上去不是这样，但人在昏迷或植物人状态下也可能具有意识。只是因为人们对这一群体的关注实在是少之又少，患者的意识才显得难以察觉。如此说来，闭锁症也算是一种字面意义上“无声”的静默流行病了。