現(xiàn)今，科技的發(fā)展步伐日新月異，人類社會正站在一個前所未有的變革之際。腦機(jī)接口、生物芯片、人造器官、AR手術(shù)等技術(shù)正在從理論走向應(yīng)用實踐，揭示著人類生物層面與數(shù)字化生活方式相結(jié)合的巨大潛力，預(yù)示著一場顛覆性的技術(shù)革命正在醞釀之中。

7月6日，2023年世界人工智能大會（WAIC 2023）在上海盛大啟幕。由中科院上海分院為指導(dǎo)單位，天橋腦科學(xué)研究院（Tianqiao and Chrissy Chen Institute，TCCI）、中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、中國神經(jīng)科學(xué)學(xué)會腦機(jī)接口與交互分會、上海市未來產(chǎn)業(yè)腦機(jī)接口專委會、上海腦虎科技有限公司聯(lián)合舉辦的WAIC 2023?“腦機(jī)智能與數(shù)字生命”主題論壇隆重開幕。

本次論壇凝聚了全球的科學(xué)技術(shù)智慧，邀請了國內(nèi)外頂級院士、國際權(quán)威機(jī)構(gòu)組織代表，國內(nèi)外世界一流大學(xué)校長、教授，相關(guān)領(lǐng)域全球領(lǐng)軍企業(yè)、知名國企央企外企負(fù)責(zé)人，獨(dú)角獸企業(yè)創(chuàng)始人等重磅嘉賓出席，共同探討科技發(fā)展的新趨勢、新理念和新挑戰(zhàn)。

將大腦直連設(shè)備的未來——從手機(jī)到腦機(jī)

天津大學(xué)醫(yī)工院副院長許敏鵬教授，以“腦-機(jī)接口，從手機(jī)到腦機(jī)”為題，帶我們深入了解腦機(jī)接口的研究和發(fā)展趨勢。

許敏鵬教授闡述，現(xiàn)如今手機(jī)已經(jīng)深深融入我們的生活，幾乎成為生活的一部分。但想象一下，如果人們可以繞過物理操作，直接利用大腦與設(shè)備交互，是否可以將此設(shè)備稱之為“腦機(jī)”呢？許教授認(rèn)為，未來的人機(jī)交互將解放人們的雙手，交互界面將直接呈現(xiàn)在大眾眼前，而無需手部操作。盡管人們可以用語音控制設(shè)備，但由于存在隱私問題，因此，最理想的交互方式應(yīng)是通過思想控制設(shè)備。

在腦機(jī)接口領(lǐng)域，許敏鵬教授詳細(xì)解釋了如何構(gòu)建大腦與計算機(jī)之間的通信接口，從而實現(xiàn)生物智能與機(jī)器智能的融合。他深入講解了腦機(jī)接口的工作流程，包括腦信號的采集、特征提取、模式識別，以及如何將其轉(zhuǎn)換為機(jī)器指令與外部設(shè)備進(jìn)行通信。

對于侵入式和非侵入式兩種腦機(jī)接口的各自優(yōu)缺點，許敏鵬教授認(rèn)為，侵入式腦機(jī)接口雖然可以獲取高分辨率的信號，但存在手術(shù)風(fēng)險；而非侵入式腦機(jī)接口雖然安全無創(chuàng)，但由于與神經(jīng)元的距離較遠(yuǎn)，獲得的信號較微弱，分辨率也相對較低。

展望未來，人們或許能夠看到非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)在消費(fèi)級產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，這將極大地提高用戶與設(shè)備的交互效率，并為保護(hù)隱私提供更為安全的解決方案。

重塑光明：人工視網(wǎng)膜的挑戰(zhàn)與前景

以色列公司Nano Retina首席技術(shù)官Ra'anan Gefen，在演講中介紹了視覺信息的輸入以及人工視網(wǎng)膜的前景。他詳細(xì)地剖析了視覺信息是如何從角膜傳至大腦的視覺皮層，并強(qiáng)調(diào)了視覺信息處理在大腦中的重要性。在他的理解中，眼睛并不只是光線的接收器，更是一臺信息的轉(zhuǎn)譯機(jī)。

Ra'anan Gefen通過深度探討視覺刺激的幾種方式，繪制出了一個詳細(xì)且包羅萬象的科技領(lǐng)域藍(lán)圖。無論是皮層刺激、視網(wǎng)膜上方刺激、視網(wǎng)膜內(nèi)刺激、視網(wǎng)膜下刺激，還是超脈絡(luò)膜刺激，都在他的演講中得到了精準(zhǔn)的詮釋，展示了他對人造視網(wǎng)膜理念深入的理解。

值得一提的是，他分享了一個卡車司機(jī)通過視網(wǎng)膜電刺激手術(shù)從失明到復(fù)明的感人故事。這個案例生動地展現(xiàn)了視網(wǎng)膜電刺激技術(shù)的希望與挑戰(zhàn)，同時也讓世人看到了廣大視障人士恢復(fù)視力的可能性。

然而，Ra'anan Gefen也實事求是地指出，目前的人造視網(wǎng)膜技術(shù)還面臨許多挑戰(zhàn)，如手術(shù)風(fēng)險高、并發(fā)癥多、視力恢復(fù)度有限等。他堅信，只有通過不懈的科研努力和技術(shù)創(chuàng)新，才能真正突破視力恢復(fù)的難題，為更多的人照亮前行的路。

Ra'anan Gefen描繪了人工視網(wǎng)膜技術(shù)的發(fā)展軌跡，既鼓勵面向未來的可能性，又讓人們清醒地認(rèn)識到挑戰(zhàn)的嚴(yán)峻。

構(gòu)筑微尺度生命科技：智能微流控技術(shù)與類器官構(gòu)建

上海傲?？萍加邢薰径麻L兼首席執(zhí)行官關(guān)一民，生動地闡述了利用智能微流控技術(shù)制備細(xì)胞球和器官芯片的過程，并強(qiáng)調(diào)了此方法的精確控制與高效率優(yōu)勢。他們的團(tuán)隊已經(jīng)實現(xiàn)了在短時間內(nèi)制備大批細(xì)胞球（如肝細(xì)胞球、腎細(xì)胞球及神經(jīng)細(xì)胞球），進(jìn)一步模擬人體器官的功能，比如集成多種細(xì)胞類型。

關(guān)一民特別強(qiáng)調(diào)了細(xì)胞分化和表達(dá)的重要性。他們的實驗結(jié)果表明，智能微流控技術(shù)能夠促進(jìn)細(xì)胞的正常分化和表達(dá)。通過與傳統(tǒng)的二維培養(yǎng)方法對比，他們發(fā)現(xiàn)在三維環(huán)境中，細(xì)胞的表達(dá)能力顯著優(yōu)于二維培養(yǎng)。令人興奮的是，他們的智能微流控技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于藥物滲透性和毒性測試，表現(xiàn)出極高的靈敏度和準(zhǔn)確性。

他強(qiáng)調(diào)，腦機(jī)接口和智能數(shù)字生命的研究占據(jù)了重要的位置，尤其是他們對血腦屏障的模擬研究。通過這種模型，他們可以檢測藥物的滲透性，從而推動藥物研發(fā)的進(jìn)步。

他們進(jìn)一步探討了將不同器官芯片相連，形成系統(tǒng)模型的可能性，以及結(jié)合三維打印和細(xì)胞操作技術(shù)，將智能微流控技術(shù)商業(yè)化和工業(yè)化的前景。

人類智慧與機(jī)器智慧交匯，共筑新型研究生態(tài)

TCCI應(yīng)用神經(jīng)技術(shù)前沿實驗室主任Gerwin Schalk教授揭示了一個充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的新學(xué)術(shù)領(lǐng)域：生物學(xué)與計算科學(xué)的交融，特別是人腦智能與機(jī)器智能的融合。

Schalk教授表示，TCCI的目標(biāo)在于打造一個涵蓋研究、教育、科學(xué)獎項和基石合作伙伴的新型生態(tài)系統(tǒng)。TCCI應(yīng)用神經(jīng)技術(shù)前沿實驗室致力于滿足廣大公眾的需求，將大腦與計算機(jī)更為緊密地結(jié)合，提供一種類似Apple Watch的設(shè)備，這不僅讓人們更好地了解自身，更能深度接觸大腦。

該實驗室通過收集和分析大數(shù)據(jù)來洞悉大腦，例如，通過睡眠研究理解人類的睡眠模式，通過認(rèn)知損傷研究預(yù)測癡呆癥的發(fā)生。同時，運(yùn)用人工智能技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度解析和模型建立，例如研究大腦信號在睡眠過程中的變化，以了解睡眠質(zhì)量和識別潛在的睡眠問題。

Schalk教授展示了實驗室的最新創(chuàng)新——智能腦電圖設(shè)備（Smart EEG）。這款設(shè)備輕便易用，可輕松佩戴在額頭上檢測大腦信號，其電池續(xù)航可達(dá)10小時，并可以通過無線方式與電腦或手機(jī)上的應(yīng)用程序通信。該實驗室的長遠(yuǎn)愿景是開發(fā)能感知大腦信號、聲音、氣味、味道和運(yùn)動的下一代技術(shù)。

為了實現(xiàn)這一愿景，TCCI正在積極招募算法工程師，開發(fā)算法和訓(xùn)練AI模型來解析數(shù)據(jù)，并創(chuàng)立新的Mind X實驗室，專注于人工智能與大腦交互的研究。他們?yōu)榇送度肓?億美元的基金，并正尋找一位神經(jīng)科學(xué)家和一位AI工程師來領(lǐng)導(dǎo)這個新機(jī)構(gòu)。

總的來說，Schalk教授的精彩演講揭示了TCCI正在積極開拓的新學(xué)術(shù)疆界，以及將人腦智能與機(jī)器智能融合的宏大愿景。TCCI的研究和實踐無疑將開創(chuàng)科技新紀(jì)元。

探索腦機(jī)接口技術(shù)的邊界：過去、現(xiàn)在與未來

腦虎科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO彭雷回顧了腦機(jī)接口技術(shù)從早期初露端倪到現(xiàn)在實際應(yīng)用的四個重要發(fā)展階段。他指出，硅基硬質(zhì)電極系統(tǒng)的出現(xiàn)標(biāo)志著技術(shù)的一大里程碑，該系統(tǒng)通過將硬質(zhì)電極直接植入大腦皮層，能夠在96個通道上進(jìn)行記錄和刺激。

近年來，由馬斯克推進(jìn)的柔性電極技術(shù)再次引領(lǐng)了該領(lǐng)域的飛速發(fā)展，有望在未來實現(xiàn)對上萬通道的操作。彭雷提及，我們正在沿著類似的技術(shù)軌跡前行，采用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行開顱手術(shù)和微電極的植入。

讓人興奮的是，彭雷分享了最近的重大突破，僅在三周前，FDA批準(zhǔn)了Neuralink的科研臨床試驗。這無疑為整個腦機(jī)接口行業(yè)注入了巨大的動力，也加速了技術(shù)進(jìn)步的步伐。

彭雷特別強(qiáng)調(diào)，選擇柔性電極的理由在于其解決了三個核心問題：首先，實現(xiàn)了神經(jīng)元的高通量采集和刺激；其次，將手術(shù)創(chuàng)傷降到了最??；最后，能夠?qū)崿F(xiàn)電極與生物體的長期共存，并有效地進(jìn)行信號記錄。

未來，腦機(jī)接口植入所造成的傷害有望能夠減小到與激光矯正近視手術(shù)相當(dāng)?shù)某潭?。雖然這個目標(biāo)現(xiàn)在看起來還遙不可及，但只要持續(xù)探索，讓更多的人接受這項技術(shù)，這個目標(biāo)一定能夠?qū)崿F(xiàn)。

在這場盛大的“腦機(jī)智能與數(shù)字生命”主題論壇閉幕之際，中科院上海微系統(tǒng)所副所長、腦虎科技創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家陶虎教授對所有參與者表示了誠摯的感謝。陶虎教授強(qiáng)調(diào)，論壇的重心在于探索數(shù)字生命的全面可能性，而不僅僅局限于腦機(jī)接口。探索如何利用腦機(jī)接口技術(shù)將大腦與外部更強(qiáng)大的感知器和執(zhí)行器結(jié)合起來，是目前科研人員和初創(chuàng)公司所面臨的首要任務(wù)。

此次的“腦機(jī)智能與數(shù)字生命”主題論壇為我們提供了一個理想的平臺，使更多人有機(jī)會深入了解腦機(jī)接口及相關(guān)技術(shù)的前沿發(fā)展，同時也探討了科技如何改變生活。未來，期待看到更多的研究突破和技術(shù)創(chuàng)新，為人類的生物層面與數(shù)字化生活方式相結(jié)合開創(chuàng)新的可能。