中國(guó)腦機(jī)接口技術(shù)的領(lǐng)跑之路

腦機(jī)接口技術(shù)在類(lèi)腦學(xué)習(xí)機(jī)制和意識(shí)建模等關(guān)鍵領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論研究仍依賴(lài)歐美國(guó)家的研究，腦電信號(hào)與行為意圖的映射關(guān)系極其復(fù)雜，如何精準(zhǔn)翻譯腦電信號(hào)還面臨諸多挑戰(zhàn)。

腦機(jī)接口通過(guò)解碼腦電信號(hào)與外部設(shè)備交互，是神經(jīng)生物學(xué)與信息技術(shù)深度融合的顛覆性創(chuàng)新領(lǐng)域，已成為驅(qū)動(dòng)科技突破、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級(jí)的核心領(lǐng)域和關(guān)鍵引擎。腦機(jī)接口技術(shù)作為連接生物神經(jīng)系統(tǒng)與外部信息系統(tǒng)的前沿科技，能夠?qū)崿F(xiàn)神經(jīng)智能與數(shù)字智能的閉環(huán)整合，該技術(shù)正逐漸從科幻概念走進(jìn)現(xiàn)實(shí)生活，已成為全球科技競(jìng)爭(zhēng)的前沿?zé)狳c(diǎn)。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)現(xiàn)狀

2016年中國(guó)“腦計(jì)劃”作為重大科技創(chuàng)新項(xiàng)目進(jìn)行了前瞻性布局，旨在通過(guò)解析大腦認(rèn)知功能，推動(dòng)腦重大疾病的研究及人工智能技術(shù)的發(fā)展。2017年進(jìn)一步明確為“一體兩翼”的戰(zhàn)略規(guī)劃和發(fā)展路徑。2021年，中國(guó)“腦計(jì)劃”正式啟動(dòng)。2023—2025年國(guó)家層面密集出臺(tái)多項(xiàng)政策支持腦機(jī)接口的發(fā)展，包括將腦機(jī)接口列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域、對(duì)腦機(jī)接口的研發(fā)活動(dòng)提出倫理和安全要求、對(duì)以腦機(jī)接口設(shè)備為代表的高端醫(yī)療器械實(shí)施優(yōu)先審評(píng)審批和創(chuàng)新特別審查、著力推動(dòng)腦機(jī)接口等創(chuàng)新成果向成熟產(chǎn)品和規(guī)模化應(yīng)用的快速轉(zhuǎn)化和突破等。

2025年7月我國(guó)印發(fā)了第一個(gè)專(zhuān)門(mén)面向腦機(jī)接口的國(guó)家級(jí)系統(tǒng)性政策，覆蓋技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新到應(yīng)用落地的全鏈條。國(guó)家政策呈現(xiàn)出“規(guī)劃引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)先行、應(yīng)用驅(qū)動(dòng)、審評(píng)加速”的鮮明特征，旨在構(gòu)建從技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化到臨床應(yīng)用的全鏈條政策支持體系，力求以腦機(jī)接口等高端醫(yī)療器械為牽引，加速構(gòu)建從技術(shù)研發(fā)到市場(chǎng)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

地方層面，北京、上海、廣東等創(chuàng)新資源集聚地區(qū)率先行動(dòng)，出臺(tái)專(zhuān)項(xiàng)政策，加速腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)培育與生態(tài)構(gòu)建。各省市根據(jù)自身產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和資源優(yōu)勢(shì)，制定了多元化的技術(shù)路徑和發(fā)展路線：廣東省于2024年9月明確提出構(gòu)建“未來(lái)生命健康”產(chǎn)業(yè)集群，將“腦科學(xué)與腦機(jī)接口”列為重點(diǎn)細(xì)分領(lǐng)域之一，要求廣深港、廣珠澳“雙廊”協(xié)同攻關(guān)，建設(shè)未來(lái)產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)區(qū)；廣東省深圳市將“腦科學(xué)與類(lèi)腦智能”列為八大未來(lái)產(chǎn)業(yè)之一；北京市提出到2027年突破腦機(jī)接口電極、芯片、算法等關(guān)鍵技術(shù)，到2030年初步形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)，北京憑借豐富的科研資源與高水平研發(fā)機(jī)構(gòu)，在專(zhuān)利申請(qǐng)量上全國(guó)領(lǐng)先，側(cè)重技術(shù)原始創(chuàng)新與高端突破；上海市亦明確加速產(chǎn)品化與產(chǎn)業(yè)鏈培育，開(kāi)展柔性電極、低功耗芯片、植入式材料等關(guān)鍵部件研發(fā)，加快臨床資源整合與產(chǎn)業(yè)落地，推動(dòng)創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈深度融合。國(guó)家層面加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和戰(zhàn)略引導(dǎo)，地方層面相繼出臺(tái)配套落實(shí)措施，共同構(gòu)建了支持腦機(jī)接口技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的體系化政策框架，推動(dòng)了該產(chǎn)業(yè)進(jìn)入規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的新階段。

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)腦機(jī)接口領(lǐng)域的近10年的專(zhuān)利申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（專(zhuān)利數(shù)據(jù)檢索截止時(shí)間為2025年12月31日），與腦機(jī)接口相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)共33135件，從2015年的1558件快速增長(zhǎng)到2025年的3963件，年專(zhuān)利申請(qǐng)量較大，專(zhuān)利涉及信號(hào)采集、神經(jīng)調(diào)控、腦控外設(shè)、接口器件等技術(shù)，專(zhuān)利申請(qǐng)量情況如下表，從表中可以看出從2015年開(kāi)始，我國(guó)涉及腦機(jī)接口的專(zhuān)利的申請(qǐng)量呈加速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，專(zhuān)利申請(qǐng)總量處于高位，體現(xiàn)了腦機(jī)接口相關(guān)技術(shù)的研發(fā)熱度逐年增加，創(chuàng)新活力持續(xù)增強(qiáng)，創(chuàng)新主體重視專(zhuān)利布局，腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展迅速，行業(yè)處于快速發(fā)展階段。

從“芯片卡脖子”到“自主可控”

芯片的研發(fā)與應(yīng)用是腦機(jī)接口的關(guān)鍵核心技術(shù)。過(guò)去，中國(guó)在腦機(jī)接口芯片領(lǐng)域長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口，面臨“芯片卡脖子”的問(wèn)題。然而，近年來(lái)我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從跟跑到并跑再到領(lǐng)跑的跨越，并實(shí)現(xiàn)了尖端芯片技術(shù)的自主可控。

首先是類(lèi)腦芯片。清華大學(xué)施路平團(tuán)隊(duì)從腦科學(xué)的基本原理出發(fā)，提出了異構(gòu)融合的天機(jī)類(lèi)腦計(jì)算芯片架構(gòu)，研發(fā)出新一代產(chǎn)品“天機(jī)芯”（Tianjic），支持脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同計(jì)算，國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志以封面文章形式發(fā)表了相關(guān)論文，這是我國(guó)人工智能發(fā)展進(jìn)程中的重要時(shí)刻。浙江大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)從模擬生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作原理出發(fā)，研發(fā)了達(dá)爾文系列芯片，是神經(jīng)擬態(tài)類(lèi)腦計(jì)算芯片的代表，具有強(qiáng)抗干擾、易于量產(chǎn)、低功耗、輕量化、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，能夠擺脫對(duì)傳統(tǒng)高功耗算力的依賴(lài)以及支持更復(fù)雜的腦電信號(hào)解碼任務(wù)，從架構(gòu)、設(shè)計(jì)到工具鏈，擁有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，推動(dòng)了腦機(jī)接口產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化落地。

天機(jī)芯

然后是腦機(jī)接口。腦電信號(hào)是腦機(jī)接口中使用最多的信號(hào)，根據(jù)信號(hào)采集電極與大腦皮層的相對(duì)位置及侵入程度，腦機(jī)接口技術(shù)主要存在三種技術(shù)路徑，具體為非侵入式腦電采集技術(shù)、半侵入式腦電采集技術(shù)和侵入式腦電采集技術(shù)。非侵入式腦電采集技術(shù)通過(guò)在頭皮表面放置電極陣列，在顱外通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)記錄腦電活動(dòng)，無(wú)需侵入大腦，安全性高，設(shè)備佩戴和操作相對(duì)簡(jiǎn)單，適合長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；半侵入式腦電信號(hào)技術(shù)采集時(shí)需將電極置于硬膜外或硬膜下，貼近大腦皮層但無(wú)需穿透腦組織，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較低，可移除性較強(qiáng)，適用于短期臨床監(jiān)測(cè)；侵入式腦電信號(hào)采集技術(shù)利用與大腦皮層或灰質(zhì)直接接觸的電極采集腦電信號(hào)，需通過(guò)外科手術(shù)將電極植入，具有較高復(fù)雜性，但時(shí)空分辨率高，適用于復(fù)雜神經(jīng)活動(dòng)的解碼。

近年來(lái)，我國(guó)在該關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的研究取得了顯著進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了系列突破，整體研發(fā)水平和自主化能力得到顯著提升，其中，最具代表性的是“北腦一號(hào)”智能腦機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用柔性貼膜電極陣列，貼覆于顱骨內(nèi)硬腦膜外，信號(hào)通量遠(yuǎn)超同類(lèi)半侵入式腦機(jī)接口。非侵入式BCI的典型代表是“腦語(yǔ)者”芯片，由天津大學(xué)研發(fā)，“腦語(yǔ)者”D系列在神經(jīng)信息解碼精度和效率上取得了重要突破，不僅提升大腦與外部設(shè)備間通信的可靠性，更標(biāo)志著我國(guó)在高端醫(yī)療設(shè)備實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的自主可控。這些突破性的研究使得我國(guó)在腦機(jī)接口領(lǐng)域形成了從追趕到局部領(lǐng)先的態(tài)勢(shì)。

最后是類(lèi)腦算法。在類(lèi)腦算法方面，我國(guó)也實(shí)現(xiàn)了從模仿到原創(chuàng)的突破。由上海交通大學(xué)和上海零唯一思科技有限公司共同完成的全球首個(gè)腦電大模型LaBraM，能夠有效地捕捉腦電信號(hào)的時(shí)空特征，生成語(yǔ)義豐富的神經(jīng)編碼，實(shí)現(xiàn)通用表征學(xué)習(xí)，在基于腦電信號(hào)的異常檢測(cè)、事件分類(lèi)、情緒識(shí)別和步態(tài)預(yù)測(cè)等多個(gè)下游任務(wù)上，其性能超越了現(xiàn)有的深度學(xué)習(xí)模型。神經(jīng)形態(tài)計(jì)算框架，華為昇思MindSpore支持SNN-ANN混合訓(xùn)練，成為全球首個(gè)開(kāi)源類(lèi)腦AI開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的創(chuàng)新生態(tài)

腦機(jī)接口技術(shù)的快速發(fā)展依賴(lài)于多學(xué)科的交叉融合，包括神經(jīng)科學(xué)、人工智能、電子信息、工程學(xué)等，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同模式能夠促進(jìn)技術(shù)的快速迭代，為腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展提供核心驅(qū)動(dòng)力。近年來(lái)，我國(guó)針對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)落地，部署并實(shí)施多項(xiàng)政策支持，明確提出推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，加速技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，推動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)的臨床應(yīng)用研究，也形成了一批高校-企業(yè)聯(lián)合體，展示了產(chǎn)學(xué)研協(xié)同在技術(shù)突破中的關(guān)鍵作用，推動(dòng)人類(lèi)智能與機(jī)器智能的深度融合。

軍民融合推動(dòng)了腦機(jī)接口技術(shù)在軍事和民用領(lǐng)域的雙向轉(zhuǎn)化以及在不同市場(chǎng)領(lǐng)域的聯(lián)動(dòng)發(fā)展，該模式充分利用了軍用和民用資源，實(shí)現(xiàn)了科研力量的協(xié)同創(chuàng)新。中國(guó)多地已發(fā)布腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，推動(dòng)了技術(shù)在醫(yī)療康復(fù)、軍事國(guó)防等領(lǐng)域的應(yīng)用，政策支持不僅加速了技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程，也為軍民融合提供了制度保障。

從“領(lǐng)跑”到“持續(xù)領(lǐng)跑”的挑戰(zhàn)與對(duì)策

當(dāng)前，對(duì)于腦科學(xué)的認(rèn)知還存在局限，基礎(chǔ)理論研究仍然存在不足。腦機(jī)接口涉及神經(jīng)信號(hào)采集、處理和解碼等多種復(fù)雜技術(shù)，腦機(jī)接口技術(shù)在類(lèi)腦學(xué)習(xí)機(jī)制和意識(shí)建模等關(guān)鍵領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論研究仍依賴(lài)歐美國(guó)家的研究。腦電信號(hào)與行為意圖的映射關(guān)系極其復(fù)雜，如何精準(zhǔn)翻譯腦電信號(hào)還面臨諸多挑戰(zhàn)。該領(lǐng)域高端設(shè)備有很強(qiáng)的依賴(lài)性，例如光刻機(jī)、高精度電極加工設(shè)備受制于ASML、德州儀器等，這種依賴(lài)構(gòu)成了我國(guó)腦機(jī)接口領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)自主的結(jié)構(gòu)性制約，還對(duì)創(chuàng)新鏈構(gòu)成了潛在風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)這樣的局面，可以嘗試以下舉措：

首先要在基礎(chǔ)研究層面突圍。可以設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，吸引全球頂尖學(xué)者，加強(qiáng)腦科學(xué)-物理-數(shù)學(xué)交叉研究，如清華“腦與智能實(shí)驗(yàn)室”，提高基礎(chǔ)理論研究支撐能力，為腦機(jī)接口研究賦能；促進(jìn)跨學(xué)科跨領(lǐng)域整合發(fā)展，突出融合發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，形成合力推動(dòng)腦機(jī)接口領(lǐng)域的全面升級(jí)；打造產(chǎn)學(xué)研融合平臺(tái)，集中多方優(yōu)勢(shì)推動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)的創(chuàng)新和實(shí)施，構(gòu)建開(kāi)放協(xié)同的國(guó)際網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口基礎(chǔ)研究的突圍和跨越。

其次是產(chǎn)業(yè)鏈自主化。腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)鏈自主化是推動(dòng)我國(guó)腦機(jī)接口技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向，需從創(chuàng)新腦信號(hào)傳感元件、突破關(guān)鍵腦機(jī)芯片、夯實(shí)軟件工具底座、加強(qiáng)算法研究等四個(gè)方面發(fā)力，加強(qiáng)基礎(chǔ)軟硬件和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，以協(xié)同發(fā)展為驅(qū)動(dòng)，以完善技術(shù)創(chuàng)新體系為抓手，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)。芯片以及電極是腦機(jī)接口系統(tǒng)的核心部件，提升芯片的運(yùn)算效率和功耗表現(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)高性能腦機(jī)接口設(shè)備的關(guān)鍵，應(yīng)聯(lián)合國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)，通過(guò)政策扶持和資金支持，加速其技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，推動(dòng)腦機(jī)接口芯片以及關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化。

最后是聯(lián)盟與標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。要推動(dòng)成立國(guó)際類(lèi)腦智能聯(lián)盟，打造腦機(jī)接口未來(lái)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，形成安全可靠的產(chǎn)業(yè)體系；規(guī)范腦機(jī)接口領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主導(dǎo)制定腦機(jī)接口數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)其進(jìn)行技術(shù)引領(lǐng)，促進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新與規(guī)模化發(fā)展，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同與創(chuàng)新能力，助力產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速和技術(shù)應(yīng)用落地；深度融入全球腦機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，推動(dòng)國(guó)內(nèi)腦機(jī)接口行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)接軌，提升我國(guó)腦機(jī)接口技術(shù)在全球市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

正如中國(guó)科學(xué)院院士蒲慕明所言：“加快布局類(lèi)腦智能技術(shù)對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)新突破具有重要的戰(zhàn)略意義。”我國(guó)在腦機(jī)接口領(lǐng)域的發(fā)展會(huì)經(jīng)歷技術(shù)并跑期、局部領(lǐng)跑期、全面引領(lǐng)期，最終實(shí)現(xiàn)類(lèi)腦智能技術(shù)與人類(lèi)認(rèn)知能力的深度融合，主導(dǎo)人機(jī)共生文明范式。隨著人工智能等前沿技術(shù)的突破，正引領(lǐng)腦機(jī)接口技術(shù)走向新的發(fā)展階段，中國(guó)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的實(shí)踐表明：“頂層設(shè)計(jì)+市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)+硬科技攻堅(jiān)”的三元模式，是突破“卡脖子”困境、實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)的有效路徑。未來(lái)十年，腦機(jī)接口技術(shù)將成為中國(guó)引領(lǐng)全球創(chuàng)新的關(guān)鍵發(fā)力點(diǎn)。（作者單位：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作廣東中心）

（文章來(lái)源：《創(chuàng)意世界》2026年3月號(hào)）

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編校：苑寶平

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