2025年8月中旬,在“2025世界机器人大赛——BCI脑控机器人大赛”(以下简称脑机接口比赛)现场,最多的是一种“帽子”——参会者只需将其扣在头上,就能通过意念操控屏幕上的光标移动或指挥机械臂完成复杂动作。
这一场景如今看来不稀奇,却让清华大学医学院长聘教授高小榕想起15年前的首届比赛(当时名为“中国脑—机接口比赛”)现场,那时还处处是“推车”装置。从推着走的笨重装置到可穿戴设备,是中国脑机接口从实验室走向应用场景的缩影。
随着七部门联合印发《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》,脑机接口这一“赛博”概念的相关股票一涨再涨,但目前市场上还没有真正意义上的“脑机接口第一股”。
脑机接口比赛现场 图片来源:主办方提供
脑机接口比赛:从“推车”到“戴帽”的15年
“今年是脑机接口比赛15周年,你都想象不到2010年那会儿多笨拙。”
清华大学教授高小榕在大会间隙回忆道,当时参赛的脑电图设备是固定式的,根本没法移动,得专门雇两个学生推着车跑。后来演进成移动式,需要人员拎着笔记本电脑或类似大小的设备走来走去。如今,脑机接口都是可穿戴式设备,“‘啪’,扣一个帽子你随便走”。
但这还远远不够。高小榕说,现在可穿戴设备的舒适性很差,很难佩戴1个小时以上,接下来的设备要做到舒适穿戴、隐秘穿戴,让脑机接口从“看得见的科技”变成“隐形的助手”。
从技术路径看,脑机接口分为非侵入式和侵入式两种,二者都可以采集脑电信号,但前者主张将电极置于大脑外部,后者主张通过微创手术将电极植入大脑内部或大脑皮层附近。从2025年参加世界机器人大会的相关项目看,下一代脑机接口的形态已开始显现。
例如,“云脑海河团队”的便携式脑电采集设备,是一种非侵入式脑机头环,它具备实时多维状态识别能力。资料显示,这一设备可以精准评估专注度、平和度、压力水平及疲劳状态,适用于专注训练、冥想放松、疲劳驾驶预警等场景。
天津大学神经工程团队的新型软梳脑电电极,也采用非侵入式脑机接口设计。针对传统脑电干电极佩戴舒适性差且阻抗大、湿电极操作流程繁琐等问题,天津大学神经工程团队开发了一种新型软梳脑电电极,其设计灵感来源于软齿鬃毛梳,佩戴时无需打导电膏且柔软无感,其接触阻抗、噪声水平等指标与湿电极相当。
关于侵入式脑机接口,高小榕表示这是隐秘穿戴的一种形式,此前插入大脑内部或皮层附近的第一代电极为“硬针”,第二代为“软针”(但材质仍比脑组织硬),均为工程材料。目前业内开始研发第三代电极,其主要材料为碳,是纯生物材料。
脑机接口比赛现场 图片来源:主办方提供
脑机接口当前阶段:在接口与交互之间过渡
作为中国神经工程及脑机接口学科的主要创建者之一,高小榕在1998年带领团队实现了脑控模拟鼠标,这与美国研究者让猴子通过脑电波控制机械臂运动的时间(20世纪90年代)几乎平行。可以说,中美学者同步开启了国内外的脑机接口时代。
近20年过去了,AI(人工智能)技术的飞速发展,也加速了脑机接口的迭代。在高小榕看来,AI的上半场由大模型主导,解决了“机器能思考”的问题,下半场的核心则是“机器如何帮人”,脑机接口作为“人机共融”的技术,是这场转型的关键抓手。
按照高小榕的划分,脑机接口的发展会经历三个阶段:第一阶段是脑机接口(BCI),实现信号的单向传递;第二阶段是交互(Interaction),达成人机双向沟通;第三阶段是智能(Intelligence),实现脑机融合。
“现在我们正卡在从接口到交互的过渡期,而离真正的脑机智能还差得远。”高小榕表示,当前最大的技术瓶颈集中在信号采集与穿戴体验上。具体来说,非侵入式脑机设备采集到的脑电信号弱,侵入式设备则面临长期稳定性难题。
对此,他打了个生动的比方:“像原来做手机通信需要往地上装铁塔,想扩展带宽就(将铁塔)越装越密,这种往地球上装铁塔就算侵入式,信号强却难普及;而卫星通讯方式需要往天上发射卫星,覆盖海上、山区等铁塔不能及的地区,覆盖广但信号弱。”
高小榕表示,这两种技术路径谁将成为主流,目前还没定数,所以产业界布局兼而有之。但可以肯定的是,未来脑机接口的发展,更核心的挑战在于“解码”。
高小榕举例称,100年前人类只能区分清醒与睡眠两种状态,如今已能识别16种(2的4次方),未来目标是突破256(2的8次方)种,“等能精准识别256种状态的时候,机器就能懂你喜欢谁,不喜欢谁”。这种精细化解码能力,正是脑机接口从中场迈向终局的通行证。
脑机接口比赛现场 图片来源:主办方提供
企业融资竞赛:令人焦虑的不是资金而是技术
8月7日,工业和信息化部等七部门联合发布《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》。这份实施意见提出,到2027年,我国脑机接口关键技术取得突破,初步建立先进的技术体系、产业体系和标准体系。电极、芯片和整机产品性能达到国际先进水平。
而在今年1月,北京市还提出,到2030年,当地脑机接口产业生态将初步形成,实现脑机接口创新产品在医疗、康养、工业、教育等领域的规模化商用。
发布次日,脑机接口概念股再次大涨,延续其今年以来的强势表现。但是,根据华安证券8月研报,目前,行业内尚无生产相关产品的真正“脑机接口第一股”。
脑机接口相关标的梳理 图片来源:华安证券研报
资本市场或许需要祛魅,但企业需要输血。据中羿产业创新研究院的数据,2014年至2024年,中国脑机接口行业发生融资事件195起,涉及公司70家。已披露融资金额的融资事件为85起,涉及金额63.25亿元,其中,发生在2021年和2022年的投融资事件约占40%,投融资额占比超过70%。
尽管脑机接口领域的投融资一度进入冷静期,但“阶梯医疗”公司今年初仍完成3.5亿元B轮融资,成为国内植入式脑机接口行业最大单笔融资。
不过,高小榕提醒投资者,要区分脑机接口和机器人的概念,厘清概念炒作与实际进展的落差。他解释道:“现在有些误区,是认为只要把传感器放到脑袋上就叫脑机接口,实际上脑机接口的定义是从中枢神经采集信号,这非常重要。”
此外,初创企业进行融资的本质,是争夺技术的“窗口期”。8月11日,上海脑虎科技有限公司创始人兼首席科学家对《每日经济新闻》记者表示,公司融资顺利、账面数字也很健康,但让自己有紧迫感和焦虑感的,是“不知道哪天马斯克(Neuralink)或其他同行又爆出了‘卫星’级技术突破”。
“资金不是我们最大的压力,而且我们还在全球招聘高水平人才,特别是高薪招聘懂AI和有医疗产品经验的人才,这会让我们更加快速、高效地做好脑机接口。”陶虎说。
脑机接口比赛现场 图片来源:主办方提供