腦機(jī)接口芯片的“卡脖子”之憂

值得注意的是，從以上的活躍的BCI 芯片中，我們雖然能看到國(guó)內(nèi)企業(yè)活躍的身影，我國(guó)也已經(jīng)將腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展上升為國(guó)家戰(zhàn)略，但實(shí)際上，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展還不夠完善，芯片環(huán)節(jié)發(fā)展也較為薄弱。

國(guó)內(nèi)在BCI 芯片領(lǐng)域的發(fā)展一直受到國(guó)外技術(shù)的制約。尤其是在腦電采集芯片方面，我國(guó)一直依賴進(jìn)口產(chǎn)品，這無(wú)疑阻礙了我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

美國(guó)是最早提出腦科學(xué)計(jì)劃及其行業(yè)發(fā)展規(guī)劃的國(guó)家，也是政府資金投入最多，技術(shù)發(fā)展水平最高的國(guó)家。在全球范圍內(nèi)，美國(guó)在腦機(jī)接口的理論、方法和實(shí)踐方面具有明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

美國(guó)有意以政策形式保持其在腦機(jī)接口領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。2021年 10 月 26 日，美國(guó)商務(wù)部工業(yè)和安全局（BIS）出臺(tái)新規(guī)，擬向出口管理?xiàng)l例中進(jìn)一步明確新的管制項(xiàng)目，其中就包括腦機(jī)接口技術(shù)。2023年2月，美國(guó)商務(wù)部官員再次重提腦機(jī)接口技術(shù)禁運(yùn)事宜。若美方加強(qiáng)對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)的出口管制，國(guó)內(nèi)當(dāng)前在該領(lǐng)域的發(fā)展必然受到不利影響。

至于美方限制腦機(jī)接口技術(shù)的出口的原因，究其根本，或與腦機(jī)接口技術(shù)的“軍民兩用”性相關(guān)。具體來(lái)看，腦機(jī)接口有5大應(yīng)用場(chǎng)景：

1. 提供信息增強(qiáng)技術(shù)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可以為那些癱瘓或有其他嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)缺陷的人提供新的通信增強(qiáng)技術(shù)。2022年Nature Communications上的一篇研究就借助能讀取大腦信號(hào)的植入式腦機(jī)接口，使一位罹患漸凍癥的男子選擇字母，組成通順的句子，完成日常交流。

2. 康復(fù)訓(xùn)練

通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)，監(jiān)測(cè)到的腦電信息可以用于加工、反饋，針對(duì)多動(dòng)癥、中風(fēng)、抑郁癥等做對(duì)應(yīng)的恢復(fù)訓(xùn)練。例如，對(duì)于運(yùn)動(dòng)皮層相關(guān)部位受損的中風(fēng)病人，腦機(jī)接口可以從受損的皮層區(qū)采集信號(hào)，其次刺激失能肌肉或控制矯形器，改善手臂運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)想象類腦機(jī)接口可以用于孤獨(dú)癥兒童的康復(fù)訓(xùn)練，提升他們對(duì)于感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層激活程度的自我控制能力，從而改善孤獨(dú)癥的癥狀，亦可以通過(guò)腦電信號(hào)的反饋，訓(xùn)練使用者的專注力。

3. 腦科學(xué)研究與腦功能診斷

腦機(jī)接口，可以幫助研究人類大腦的認(rèn)知、運(yùn)動(dòng)、情感等方面的機(jī)制，深入探究人類大腦的奧秘。 例如腦機(jī)接口可以幫助實(shí)時(shí)監(jiān)控和測(cè)量神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài)，輔助臨床判讀。“監(jiān)測(cè)”型腦機(jī)接口應(yīng)用方向十分多樣，包括測(cè)量視/聽(tīng)覺(jué)障礙患者神經(jīng)通路狀態(tài)協(xié)助醫(yī)生定位病因，評(píng)測(cè)陷入深度昏迷患者的意識(shí)等級(jí)等等。除此之外，通過(guò)結(jié)合腦電、視頻等多元信息進(jìn)行診療，能夠輔助醫(yī)生判讀腦損傷、腦發(fā)育等多種臨床適應(yīng)癥。

4. 人機(jī)交互

通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更加智能的人機(jī)交互，如控制家用電器、智能機(jī)器人、VR設(shè)備等等。  

5. 特殊領(lǐng)域

腦機(jī)接口技術(shù)可以用于軍用領(lǐng)域，如控制無(wú)人機(jī)等。  

前三大應(yīng)用場(chǎng)景指向醫(yī)療用途，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有成熟應(yīng)用案例，是患者福音；但后兩者的應(yīng)用場(chǎng)景指向設(shè)備控制，容易有敏感用途聯(lián)想。

在此背景下，國(guó)內(nèi)加強(qiáng)腦機(jī)接口技術(shù)核心零部件的國(guó)產(chǎn)化率勢(shì)在必行。不過(guò)正如前文所提及，BCI 芯片的設(shè)計(jì)涵蓋了模擬、數(shù)字、通信等多種功能，其技術(shù)門檻在于模擬電路設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)大、低功耗要求高，且具備無(wú)線能量傳輸、以及芯片算法等軟硬件相結(jié)合的技術(shù)能力。而我國(guó)當(dāng)前在高端模擬芯片領(lǐng)域并無(wú)技術(shù)和人才優(yōu)勢(shì)，發(fā)展腦機(jī)接口技術(shù)還需長(zhǎng)期耕耘。