背景

腦機接口(Brain-Computer Interface, BCI)，是一種不依賴于正常的由外圍神經和肌肉組成的輸出通路的通訊系統(tǒng)，是指通過在人腦神經與外部設備(比如計算機、機器人等)間建立直接連接通路，來實現(xiàn)神經系統(tǒng)和外部設備間信息交互與功能整合的技術。

簡單來說，就是實現(xiàn)用意念控制機器，從技術實現(xiàn)途徑來看，BCI 是一種涉及神經科學、信號檢測、信號處理、模式識別等多學科的交叉技術，腦機交互是人機交互的終極手段，可以幫助殘疾人修復視覺、聽覺等感知功能和運動功能，讓正常人工作生活更加健康高效。

常見BCI應用有：
人工耳蝸：通過向體內植入電極系統(tǒng)，對位于耳蝸內、功能尚且完好的聽覺神經施加脈沖電刺激，恢復、提高、甚至重建重度失聰患者的聽覺；

仿生機械臂：通過結合 BCI 和肌電圖等技術，幫助殘疾人恢復一定的觸覺和肢體能力；

腦電圖：通常為非侵入性，透過沿頭皮放置的電極來讀取大腦活動產生的微弱電信號。

腦機接口技術

目前，人們通常會把腦機接口技術按照其是否需要侵入大腦，以及侵入的程度分為非侵入式、侵入式，以及半侵入式三類。

非侵入式無需通過侵入大腦，只需通過穿戴設備來對大腦信息進行記錄、解讀，以及對神經元進行刺激。

半侵入式即將腦機接口設備植入顱腔，但放在大腦之外。目前，比較有代表性的一類半侵入式技術是皮質腦電圖（Elec－trocorticography，簡稱ECoG）。

這種技術通過開顱手術將電極放置到大腦表面，一般來說，電極的材質會有較大的柔性，因而不會對大腦的正常活動產生更多的干擾。借助于這些植入的電極，人們就可以對神經元活動進行觀測和干預。

侵入式就是指通過手術等方式直接將電極植入到大腦皮層，以此來觀察和控制神經元活動的技術。

當然，侵入式技術的代價也是明顯的：通過開顱植入電極具有巨大的風險，而且由于異物侵入，還可能會引發(fā)免疫反應和疤痕組織，從而導致電極信號質量衰退甚至消失。

腦機接口技術應用場景

第一個場景是幫助殘障人士以及行為障礙者進行康復。在現(xiàn)實中，有大量的人具有各種各樣的殘疾，或因中風、癲癇等疾病而行動不便。針對這一部分人，腦機接口技術可以幫助他們更好地控制身體或者義肢，從而達到幫助他們康復的目的。

第二個場景是“人類增強”。借助于腦機接口，人們可以更為容易地操控外骨骼、電子眼等設備。這樣，人們就可以實現(xiàn)感官和力量的增強，成為影視劇中刻畫的超人。

第三個場景是教育。借助于腦機接口，老師可以更好地對學生注意力值狀況做到實時了解，并據(jù)此調整教學策略。

第四個應用場景是娛樂。例如，在VR游戲當中，人們可以借助腦機接口，在不借助其他外部設備的情況下更好地對游戲角色進行操控。這樣，就可以更好地提升游戲的沉浸性，讓玩家獲得更好的體驗感。

第五個應用場景是軍事。在這個領域，腦機接口的應用空間是十分巨大的。腦機接口技術可以幫助軍人更好地操控各種設備，不僅可以讓他們避免很多不必要的危險，還可以讓他們的作戰(zhàn)能力得到有效提升。

腦機接口的發(fā)展

腦機接口的發(fā)展可追溯到上世紀中葉甚至更早，近十年以來，由于人工智能技術的快速發(fā)展，腦機接口也進入到一個技術爆發(fā)的新階段。

目前腦機接口領域的幾個“巨頭”，Neuralink選擇的是侵入式路徑，嘗試把芯片植入大腦；臉書等其他企業(yè)出于安全考慮更多地采用了非侵入式，試圖通過頭盔、腕表等穿戴式設備來實現(xiàn)腦機對接，我國目前腦機接口研究也有重大進展。

2023年5月5日，北京成功完成非人靈長類動物介入式腦機接口試驗，標志著我國腦機接口技術躋身國際領先行列；6月30日，華為的“一種腦機接口裝置和信息獲取方法”專利公布。

馬斯克近日在法國巴黎舉行的Viva Tech峰會上表示，他的腦機接口創(chuàng)業(yè)公司Neuralink計劃今年進行首例人體試驗，不久的將來腦機接口或許將迎來chatgpt時代。

相關專利分析

華為最新公布專利，一種腦機接口裝置和信息獲取方法。本申請第一方面提供一種腦機接口裝置，包括光源、時域延遲模塊、波長相關分光模塊、傳感網絡和傳感前端。

其中光源用于提供寬譜脈沖光列，時域延遲模塊用于將寬譜脈沖光列轉換為多波脈沖光列，波長相關分光模塊用于將多波脈沖光列分解為稀疏脈沖光列，傳感網絡用于將稀疏脈沖光列發(fā)送給傳感前端的傳感點。

傳感前端用于通過傳感點發(fā)送稀疏脈沖光列至目標大腦，以獲取傳感信息，從而通過使用寬譜脈沖光和時域延遲技術獲得了不同波長的探測光，無需設置多個光源，也不用增加對應的波長控制模塊，從而在保證腦機接口小型集成化的基礎上實現(xiàn)了腦機接口的高空間分辨率。