近日在京举行的2025中关村论坛年会发布的19项重大成果中，“北脑一号”智能脑机系统备受关注。通过技术植入，脑部患者可通过脑控实现运动想象和中文语言实时解码，脊髓损伤四肢瘫痪患者可自己端杯喝水，甚至还能用意念控制无人机飞行……脑机接口技术作为我国着力推动的创新产业，它的发展正在为人类生活带来革命性影响，特别是当它与当前快速发展的人工智能融合时，在医疗康复、无人驾驶、虚拟现实等前沿领域将有着广泛的应用空间，为智能社会的到来提供更多安全且精准的支持。如今，我国在这一领域持续实现突破性技术进展。为深入了解当前我国脑机接口技术发展态势，本报记者采访了中国神经工程及脑机接口学科的主要创建者之一、清华大学生物医学工程学院教授高小榕。

　　脑机接口实现人机交互

　　《中国社会科学报》：您从1998年起，就在中国开展脑机接口研究。您认为，我国在脑机接口技术方面的突破，有何重要意义？

　　高小榕：脑机接口技术的发展历程已有50余年，其发展需从形式和功能角度进行分析。从形式角度看，脑机接口形式分为侵入式、半侵入式和非侵入式三种，其中非侵入式研究占比超80%。从功能角度看，脑机接口可实现打字（T）、写字（W）和说话（S）三大类人机交互（以下简称“TWS”）。目前，侵入式和半侵入式脑机接口在技术和功能上更为先进，TWS三项功能均能实现。而非侵入式脑机接口虽然在安全性上更具优势，但在功能实现上相对滞后，比如它实现打字功能已有20年，近期才实现写字，但说话仍未突破。在我国，语言输出方面一直未有显著突破。上海华山医院通过脑机接口技术成功解码出患者的脑神经信号“2025新年快乐”，是国内首例侵入式柔性脑机接口临床试验，也是我国首次实现侵入式电极的在线语言输出。

　　《中国社会科学报》：很多人可能对侵入式柔性脑机接口技术还不太了解。能否用比较通俗的语言，解释侵入式柔性脑机接口技术是什么？它是如何实现大脑信号到语言文字以及动作的实时转换的？

　　高小榕：侵入式柔性脑机接口是一种将具有柔性特质、能较好贴合脑组织的电极等装置，植入大脑内部，实现大脑与外部设备之间信息交互，从而读取或调控神经信号的技术。侵入式脑机接口，包括完全侵入式和半侵入式，目前主要用于医学场景，即当患者出现身体障碍或行为障碍时，通过将电极植入大脑来实现功能恢复。这些操作的目标是尽可能提高功能表现，例如实现文字和动作的转换。然而，侵入式接口的创伤性较大，尤其是当需要同时实现运动和语言解码时，电极需要覆盖更大的脑区，因为运动区和语言区在大脑中并不相邻。目前，国际上传统的侵入式接口通常只能实现单一功能，如运动控制或语言控制，而尚未有能够同时实现两者的成熟技术。

　　侵入式柔性脑机接口技术是通过将柔性电极精准植入大脑负责语言表达和运动控制的区域，采集大脑信号，并进行传输、放大、滤波等预处理，再借助自然语言处理算法和机器学习算法对大脑信号解码，从而得到大脑表达语言与执行动作的意图。最后，将解码后的意图转化为文本指令，输出语言文字，或转化为控制指令传输至外部设备，驱动其做出对应动作，以实现实时转换。

　　这次华山医院同时实现动作控制和语言识别，但具体细节尚未公布，因此尚不清楚其是否需要更大的脑区覆盖或是否采用了更先进的技术。相比之下，非侵入式脑机接口则因为可以覆盖整个头皮，从而能够全面监测大脑活动。这种接口有望同时完成多种功能，例如语言和动作的解码。

　　《中国社会科学报》：在脑机接口技术方面，您曾提出并实现了基于稳态诱发电位的脑机接口技术，通信速率在非侵入式方面处于世界领先水平，已成为脑机接口主要范式。基于稳态诱发电位的脑机接口技术的核心原理是什么？它为什么会成为脑机接口主要范式？

　　高小榕：在非侵入式脑机接口领域，我国一直保持着领先地位，特别是在稳态视觉诱发定位技术方面。这项技术通过给视觉一个固定频率的刺激，在大脑中检测到与频率相关的信号，从而实现脑机接口功能。

　　我们团队开发了一套统一的编解码技术，使得打字速度在非侵入式脑机接口领域一直保持领先。即使与马斯克的Neuralink这种侵入式脑机接口相比，我们的非侵入式脑机接口在打字速度上也毫不逊色，甚至接近触屏的速度。

　　为智能社会提供更安全方案

　　《中国社会科学报》：当前我国的脑机接口技术在世界上处于怎样的位置？与其他国家相比，我们的脑机接口技术优势在哪里？还有哪方面需要继续突破？

　　高小榕：在非侵入式脑机接口领域，中国取得了显著进展，技术上具有许多特点，并在某些方面具有领先优势。例如，非侵入式脑机接口在医疗康复、情绪管理等方面的应用已经较为成熟，并且设备的小型化、便携化和可穿戴化成为未来趋势。然而，在侵入式脑机接口领域，中国的发展相对缓慢。尽管脑虎科技等公司的出现标志着中国在侵入式脑机接口领域的进步，但总体而言，在功能上与国外仍存在一定的差距。

　　为了进一步推动脑机接口技术的发展，中国需要在几个关键领域取得突破。特别是在电子器件方面，需要有重要的创新和进步。目前，中国从事侵入式接口研究的主要团队集中在神经科学和材料科学领域，但电子器件方面的研究团队相对较少。例如，马斯克的团队不仅吸收了神经科学和材料科学的科学家，还依赖于系统和电路科学家，因为侵入式脑机接口需要多个领域的协作，包括医学、材料科学、电子和信息科学等。可以说，电子器件是脑机接口技术的核心组成部分，需要系统和电路方面的专家来推动发展。

　　此外，中国在脑机接口技术上的创新生态正在不断完善，技术也在持续迭代。2024年，中国在新型接口、电极材料等方面取得了重要进展，部分产品的通道数和安全性高于国际水平，部分产品实现了独特的汉语言解码。这些进展表明，中国在脑机接口技术领域正在快速追赶国际先进水平，并在某些领域实现了国际领先。未来，中国需要继续加强跨学科合作，特别是在电子器件和系统集成方面，以实现脑机接口技术的更大突破。

　　《中国社会科学报》：最近，您在做脑机接口技术哪方面的研究？是否取得新的进展？

　　高小榕：我们目前的研究主要集中在三个方面。首先，致力于意图理解的研究。通过给受试者展示一幅画或一段文字，我们能够分析他们的大脑活动，从而理解他们的意图或记忆。这方面的研究已经取得了一定的进展，为我们提供了深入了解人类思维和记忆的窗口。

　　其次，我们在身份认证领域取得了重要进展。我们提出利用脑纹进行身份认证，这是比传统方法如指纹、虹膜、语音和人脸识别更安全的方案。传统方法容易被破解，而脑纹识别则基于个人独特的神经活动模式，难以被复制或篡改。例如，当我们记住某人的声音后，再次听到这个名字或声音时，我们的大脑会产生特定的变化，这种变化是独一无二的，无法被复制。

　　最后，随着AI技术的发展，我们提出了“逆图灵测试”的概念。传统的图灵测试是让人类判断与之交流的是机器还是人，如果人类无法区分，那么机器就通过了图灵测试。而逆图灵测试则是让机器来判断信息是由人类还是机器发出的。我们的目标是让机器能够识别其“主人”，这对于未来多智能体社会的构建至关重要。机器智能必须能够区分人类和其他机器，否则社会秩序可能会受到干扰。

　　总的来说，我们在意图理解和身份认证方面取得了显著进展，特别是在利用脑机接口技术进行脑纹识别和逆图灵测试方面。这些技术的发展将为未来的智能社会提供更安全、更智能的解决方案。

　　脑机接口应用领域广阔

　　《中国社会科学报》：受到脑机接口技术伦理、安全等因素的制约，一直以来，非侵入式脑机接口是脑机接口技术研究的重点。您如何看待侵入式柔性脑机接口技术？您认为，该如何既实现脑机接口技术方面的突破，又守其伦理与安全底线？

　　高小榕：在脑机接口技术讨论中，伦理和安全性是关键问题。长期植入的安全性以及患者健康与风险之间的平衡至关重要。非侵入式脑机接口在风险控制方面具有一定优势，而侵入式电极的风险主要在于对大脑的损伤程度。侵入式电极面临的一个核心问题则是材料的适配性。即使经过改造，侵入式电极与脑组织相比仍然相对较硬，对脑组织的侵害仍需考虑。

　　此外，大脑的排异反应也是需要克服的难题。最近出现的再生电极技术为这一问题提供了新的思路。与传统电极不同，再生电极通过引导神经细胞生长到电极表面，从而减少对脑组织的损伤，并且动物实验已证明其效果良好。如果再生电极技术能够进一步发展，它可能会成为继非侵入式电极之后的又一重要进展。未来，可能会通过手术等方式，将电极放入大脑，让神经细胞自然生长到电极上，实现脑机接口功能，这不仅有望提高安全性，还能在伦理层面更具优势。

　　《中国社会科学报》：脑机接口技术未来会应用在哪些领域？

　　高小榕：毫无疑问，脑机接口技术的应用前景广阔，特别是在脑电图（EEG）的应用方面。脑电图自1924年被发现以来，已经有101年的历史。在这一个世纪里，脑电图的发现使人类对自己的认识有了三个重大进步。第一，脑电图帮助我们识别癫痫。通过脑电图，我们能够检测到癫痫发作前的异常脑电活动，从而证明癫痫发作是大脑的一种异常状态。第二，脑电图的发现让我们对睡眠有了更深入的理解。过去，人们曾认为做梦是人类独有的现象。然而，脑电图的研究表明，做梦是所有哺乳动物共有的生理现象，包括猴子、大象、老鼠等。第三，脑电图的出现使得脑机接口技术成为可能，我们可以通过脑接口实现大脑与外部设备的交互。

　　展望未来，脑机接口技术的应用将更加广泛。首先，除了清醒和睡眠状态，我们的大脑还存在多种状态，如疲劳、高兴、愤怒等，通过脑电图或脑机接口技术，我们可以解读这些信息。例如，我们实验室正在研究通过电极监测儿童上课时的注意力状态，能够在30秒内判断他们是否在认真听讲。这种技术可以应用于教育、医疗和人机交互等领域。

　　其次，逆图灵测试将成为脑机接口技术的重要应用。也就是前面提到的只有让机器区分出是人的命令还是机器发出的指令，才能更好地服务人类。

　　此外，梦境解读将是脑机接口技术的另一个重要应用。目前，大多数人只能记住最后一个梦，而无法记住整晚的梦境。通过脑机接口技术，我们未来将能够解读梦境，甚至读取记忆。这不仅可以用于记忆恢复，还可以应用于测谎等领域。

　　最后，人类奖赏机制的研究也将成为脑机接口技术的一个重要方向。通过脑机接口，我们可以更好地理解和掌握人类的奖赏机制，从而更好地管理人工智能的发展。这些未来的应用方向不仅具有科学意义，还将在社会、伦理和法律层面带来深远的影响。