操控智能轮椅在道路上行进转向，指挥机器狗取回外卖送到身边……一位因颈髓损伤而高位截瘫的中年人，通过脑机接口实现对两种物理工具如臂使指般的操作。

这一幕发生在由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心赵郑拓、李雪团队联合复旦大学附属华山医院及相关企业开展的第二例侵入式脑机接口临床试验。从第一例临床试验实现的二维屏幕光标控制到此次完成的三维物理世界交互，上海脑机接口研究与应用领域展现出雄厚的创新力量。

从“二维互联”到“三维物联”的技术突破

“在今年3月的首例脑机接口临床试验中，患者可以对电脑光标、平板电脑等电子设备进行控制；6月开始的第二例临床试验中，我们将应用场景从二维的电子屏幕拓展至三维的物理外设。”赵郑拓说，这不仅需要解码“向左”“向右”的简单意图，更需实现连续、稳定、低延迟的精准控制，以应对真实环境中复杂的路面状况和交互任务。为实现这一目标，团队在技术上实现了多层突破。

首先是在信息提取的“源头”进行了革新。团队开发了高压缩比、高保真的神经数据压缩技术，并创新性地融合了“尖峰频段功率”“相邻脉冲间隔”与“尖峰脉冲计数”几种数据压缩方式。这套混合解码模型，即便在神经信号相对嘈杂的环境中，也能高效提取有效信息，将脑控性能整体提升了15%—20%。

其次，攻克了“跨天稳定性”这一临床落地的大敌。家庭、社区等真实环境充满声、光、电磁等各类噪声，患者自身的生理、心理状态也会波动。团队引入了“神经流形对齐技术”，其核心是从高维、多变的神经信号中，提取出代表核心意图的、稳定的低维特征，确保了解码器输入端的鲁棒性。

与此同时，他们颠覆了传统的校准模式，研发了“在线重校准技术”。传统系统需要患者定期停下来进行专项校准，而团队研究的系统能在患者日常使用过程中，实时、无声地微调解码参数，使系统性能始终保持在高位，实现了“越用越顺手”的体验。

至关重要的第三环是“速度”。人体自然神经环路的传导延迟大约在200毫秒，团队通过自定义通信协议，将脑机接口系统从信号采集到指令下发至外设的端到端延迟，压缩到了100毫秒以内，甚至低于人体自身的生理延迟。这使得患者的控制体验极其流畅自然，意念与动作几乎同步。

与第一例患者主要专注于电子设备控制相比，第二例案例的突破性是全方位的：从二维到三维，从虚拟到物理，从基础控制到生活融合。“就像控制游戏里的人物，不用特意去想摇杆要往哪个方向摆，自然而然想往哪个方向就过去了。信号传输比较稳，也没有太多延时。”患者如此描述自己的真实感受。

据赵郑拓介绍，从2025年10月开始的团队第三例脑机接口患者的临床试验也已完成：“不仅可以操控电子设备，还能控制机械臂。”

将科研的锐度与应用的温度紧密结合

在脑机接口领域，存在着“技术展示”与“真实应用”的潜在张力。李雪表示，团队的原动力就是解决患者真实生活中的具体问题，“我们需要将科研的锐度与应用的温度紧密结合。”无论是控制轮椅遛弯，还是用机器狗取物，都是“解决方案”的有机组成部分，确保了团队的研发资源始终投向最具临床和社会价值的领域。 

为此，研究团队坚持“开放生态”战略。向下游，与各类智能设备、应用平台合作，丰富脑机接口的价值出口；向上游，与半导体、材料、通信等供应链企业协同，将消费电子领域的先进工艺引入脑机领域，提升系统性能；在临床与科研端，脑智卓越中心与华山医院建立上海市脑机接口临床试验与转化重点实验室，确保技术研发紧扣最前沿的临床需求与科学发现。

产业化落地的关键之一，是与外部智能生态的协同。赵郑拓指出，脑机接口的价值实现，离不开外部智能设备的发展。正是电动轮椅、机器狗、人形机器人等智能外设的成熟与普及，才让脑机接口的“意念控制”有了用武之地，能切实提升患者生活质量。研究团队主动与这些外部设备厂商合作，共同定义控制协议和应用场景，形成了“脑机接口搭桥，智能外设赋能”的共赢模式。

在应用探索中，赵郑拓及李雪敏锐地抓住了“再就业”这一更深层次的社会需求，与地方残联的“科技助残”项目合作，让这位具备脑控电脑能力的患者，参与线上数据标注工作，例如核对无人自动售货机取物进行视频审核。这份工作虽然看似简单，却让患者重塑了自信，也让自我价值得到一定实现。

而面向更广阔未来的钥匙是“微创化”。赵郑拓透露，他们所研究的手术创伤已控制在毫米级。团队的目标是未来将植入手术变得像“打耳钉”一样简单、微创，从而让技术能够惠及更广泛的患者群体，乃至打开非医疗场景的大门。

保持“短期理性、长期乐观”的清醒

“脑机接口的很多底层技术不是一件新鲜的事情。比如，电极早在30多年前就已经被插入大脑核区治疗精神类疾病，但效果不好。”中国科学院院士、脑智卓越中心学术主任蒲慕明指出，当前，中国脑机接口还只是紧跟国外脑机接口，“未来，谁能抢先破解大脑功能图谱、在有效提取大脑信息同时将外部信息写入大脑、在更复杂场景中实现脑机接口功能，谁就能抢占未来脑机接口产业高地。”

面对当前脑机接口的社会认知热潮，赵郑拓同样保持着“短期理性、长期乐观”的清醒。“目前的几例临床试验，我们使用的都是脑机接口1.0版本，在底层技术上没有新的变化。比如，我们的电极都插在大脑皮层掌管手部运动的部位。”他勾勒了一个清晰的技术发展路径图：短期（3年内），运动、语言功能重建将实现规模化应用；中期（5年内），人工视觉、听觉等感知觉修复，以及对帕金森、抑郁症等神经精神疾病的精准调控将取得突破；长期（10年左右），高度微创化的系统有望催生医疗消费乃至普通消费场景，实现某种程度的功能增强。

这其中，脑机接口必定与人工智能深入融合。赵郑拓将脑机与AI的关系分为三个层次：首先是“AI for BMI”，即利用AI算法（如深度学习）来解码复杂的神经信号，这是当前的基础；其次是“BMI with AI”，即脑机接口作为人类高级意图的发出端，与具备自主执行能力的AI体（如具身智能机器人）协同工作，人类管战略、AI管战术；最具想象力的第三层是“融合”。赵郑拓展望，未来脑机接口可能实现生物神经网络与人工神经网络在信息层面的深层耦合。人类对外设的控制，将不再是发送详细的运动指令，而是像控制自己肢体一样，通过神经活动模式的直接耦合来实现“无感操控”。这将使AI真正成为人类认知与能力的无缝延伸。

来源：上海科技报记者 耿挺

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