在2014年巴西世界杯开幕式上，截瘫青年朱利亚诺·平托身着“机械战甲”，在亿万观众的瞩目下，用“意念”成功踢出第一球。这犹如科幻电影的一幕，得益于美国杜克大学团队研发的脑机接口系统。
海南大学的猕猴无线脑控平台。海南大学供图
脑机接口，就是一种通过采集和解码大脑神经信号，实现“脑”与“机”之间信息交换的技术。
如今，中国科研团队在这一尖端领域实现了从跟跑到并跑的跨越。今年4月，海南大学正式发布自主研发的植入式脑机接口核心技术及一系列产品，并在第五届中国国际消费品博览会上亮相。其中，三款核心芯片在神经信号采集精度、调控自由度及无线传输效率等关键指标上均达到国际顶尖水平，打破了该领域长期依赖进口芯片的被动局面。
值得一提的是，这三款芯片构成的采集—调控—传输技术闭环，覆盖了脑机接口全链路需求。这也意味着我国实现了脑机接口全链条技术自主可控，海南正不断通过科研创新，为脑科学研究和医疗应用注入“中国芯”动力。
从科幻到现实
脑机接口的海南实践
在海南大学实验室里，一只猕猴正在用“意念”玩电脑游戏。它紧盯着屏幕上的球，不用动手，仅靠“脑补”就能移动球的位置。
通过脑机接口技术，从“信号采集”到“解码”再到“执行”，猕猴用“意念”控制游戏画面的这一过程，仅发生在几十毫秒之间。这不是科幻电影，而是脑机接口技术带来的真实改变。
“人类大脑是一个异常复杂的结构，拥有860亿个神经元、超过百万亿的神经元连接，是目前已知信息处理能力最强的‘计算机’。”海南大学脑机芯片神经工程团队负责人殷明表示，脑机接口芯片可谓“核中核”，就像大脑与外界对话的“桥梁”，它能实时捕捉神经元之间传递的微小电信号，并通过AI算法将其转化为控制外部设备的指令。
长期以来，我国脑机接口芯片依赖进口。
2020年，海南大学组建脑机芯片神经工程团队，聚焦高密度神经信号采集芯片的自主研发。
5年来，该团队研发成果不断涌现，先后研发出三款核心芯片(SX-R128S4高通量神经信号采集及刺激芯片、SX-S32高自由度神经调控芯片、SX-WD60低功耗无线传输芯片)，性能达国际顶尖水平。其中，128通道采集芯片通道数是目前商用神经信号采集芯片最高的，比当前国际上神经信号采集芯片领域龙头企业(以下简称国际龙头企业)研发生产的芯片通道数还要高出一倍，在性能提升的同时，功耗降低80%以上，体积缩小50%。团队成立以来已申请近20项专利，多项成果在国际前沿期刊发表。
五年磨一剑
一场高校的“破冰之旅”
回望研发历程，海大脑机芯片团队踏足的是一条充满挑战的创新之路。
在中国科学院院士、海南大学校长骆清铭的推动下，该团队于2020年成立。虽然学校在软硬件方面给予了大力支持，但是“卡脖子”技术研究成本居高不下。
为了突破资金困境，团队成员潜心钻研，通过大量文献调研和充分的实验准备来提高成功率，最终成功获批了国家“脑计划”项目。
在团队组建初期，由于脑机接口研究在国内尚属新兴领域，技术挑战较为严峻。脑机接口芯片需要同时满足四项近乎矛盾的要求：超高通道和精度以实现精准实时解码，足够微小以适应颅内植入，低噪声确保采集到微弱神经信号，超低功耗避免器件发热损伤组织。
经过反复实验和不断优化，团队创新性地采用超低功耗设计，使得芯片在满足其他性能的基础上，确保植入大脑后的温升控制在2℃的安全范围以内。
在尺寸和能耗控制上，团队也取得显著突破。四年间，首款128通道芯片多次迭代，尺寸缩小至6.5毫米×5毫米，功耗降至15毫瓦。2023年，团队成功研发模块化高通量采集芯片，芯片通道数可达2560以上，芯片面积仅为2.5厘米×2.6厘米，关键技术指标对标国际龙头企业均有新突破。
产业化破局
从实验室走向市场
随着核心技术的突破，海南大学脑机接口芯片技术产业化进程不断加速。2024年1月，该团队孵化成立神芯科技(海南)有限公司，目前已推出商业化产品。
“我们的32通道刺激芯片以及128通道采集芯片已经实现量产。”海大脑机芯片团队成员郭哲杉老师介绍，这些芯片性能可以比肩进口产品，同时具有显著的价格优势。更令人振奋的是，更高通道数和更多功能的下一代脑机芯片研发进展顺利，也即将问世。
行业独角兽科斗(苏州)脑机科技有限公司总经理杨全威表示，目前，科斗脑机公司已采购了一批海大团队研发的32通道刺激芯片，并完成了对128通道采集芯片的性能测试，已进入采购流程。
“海南大学自研的脑机接口芯片多项参数优于国际巨头，在全国率先实现量产，其商业化填补了国内高性能脑机接口芯片的空白。”杨全威认为，随着产量提升，芯片价格有望进一步下降，进而有助于降低终端产品成本，扩大应用覆盖面。
医疗新纪元
心想事成的超链接
在海外，马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink实施的侵入式脑机接口植入手术，让一名四肢瘫痪的男子在术后能通过“意念”操纵屏幕上的光标，在线玩游戏。
在国内，一名19岁的癫痫患者在进行脑机接口手术后，不仅能脑控“吃豆人”等基础款电脑游戏，还实现了对《王者荣耀》《黑神话：悟空》等大型复杂游戏的精准操作。
失语者重新“说话”、视障人群重现光明、瘫痪人群可通过“意念”指挥机械……这些看起来疯狂的猜想，在脑机接口技术的加持下，似乎变得不再遥远。
“自研脑机接口芯片真正成为临床产品，需要经过质量检测、伦理许可、临床试验等流程，周期大概需要3—5年。”海大脑机芯片团队成员梁丰研表示，该团队研发的脑机接口芯片尚未进入临床阶段，但已与北京天坛医院、海口市人民医院以及一些医疗公司展开合作。“不少医疗机构都看好脑机接口，认为具有广阔的临床应用前景。”他说。
值得期待的是，该团队开发的“脑—髓—机”接口闭环系统能直接采集脑部运动信号，绕过损伤脊髓激活肌肉，可为瘫痪患者重建脑与脊髓之间的数字通路，实现真正的意念控制下肢运动。2025年5月的实验显示，人的运动意图成功驱动麻醉状态下的猕猴实现左右下肢的连续运动，这为完全截瘫患者带来了新曙光。
在神经疾病领域，脑深部电刺激(DBS)系统展现出更大潜力。通过实时监测异常脑电活动并自动触发精准调控，可有效抑制帕金森患者的震颤、阻断癫痫发作。而脑机芯片团队开发的神经调控芯片正是DBS系统中的核心部件。“我们也可以通过与医疗企业合作，使自研芯片最快进入临床，这也能大大降低采用进口芯片企业的成本。”梁丰研介绍，该团队研发的脑机接口采集和神经调控高端芯片即将量产，有望降低目前神经调控的器件的费用，这将为脊髓损伤、帕金森、癫痫等神经系统疾病的患者带来福音。
新发展阶段
“未来”已来，挑战犹存
脑机接口技术的应用和推广仍面临诸多挑战。殷明表示，在技术层面，面对人类大脑中860亿个神经元，现有设备仅能采集数百到数千神经元信号，大规模记录和准确解码编码任重道远。植入电极的长期稳定性也是难题，“一般6—12个月后信号就会显著衰减”。
海南大学研制的仿生机械手。手绘/陈海冰
在临床转化方面，海口市人民医院康复科副主任随燕芳指出，侵入式脑机接口设备的审批流程复杂，亟需建立专门的审评标准和规范体系。其次，在手术实施层面，现有植入材料的生物兼容性有待提升。此外，高昂的医疗成本也成为制约该技术临床普及的重要因素，且数据的安全管理、患者隐私保护以及技术应用的社会公平性等问题，都需要学界和产业界共同探讨解决方案。
让人欣喜的是，日前，国家医保局发布了《神经系统类医疗服务价格项目立项指南(试行)》，为脑机接口技术的临床应用铺平了道路。该指南首次将脑机接口新技术单独立项，设立了侵入式脑机接口植入费、取出费，非侵入式脑机接口适配费等价格项目。这意味着，一旦脑机接口技术成熟，快速进入临床应用的收费路径已经铺好，各地对接落实立项指南后，脑机接口医疗收费将有规可依。
浙江大学求是高等研究院、浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心研究员张韶岷博士表示，未来，随着脑机接口技术的不断发展，它有望为健康人的日常生活带来颠覆性的创新应用。比如，在娱乐领域，该技术可与虚拟现实(VR)深度融合，使玩家仅凭意念就能操控游戏角色或调整虚拟环境，大幅提升沉浸感;在艺术领域，该技术能实时捕捉观众的情绪波动和注意力变化，动态调整数字艺术品的表现形式，甚至让观众通过脑电波直接参与创作，形成“人机共创”的新艺术范式;工业场景中，该技术可让工人通过思维指令远程操控重型机械，既降低操作风险，又能实现更为精准的控制。此外，脑机接口技术在教育、社交和体育等领域同样潜力巨大，如实时评测学习专注力、实现“思维社交”或提升运动员神经反应速度。
海南大学等国内科研院校、机构在脑机接口芯片、电极等全链路研发上的突破，正在为脑机接口技术打开新的发展空间，为千万患者打开“希望之门”。在不久的未来，“中国芯”或将引领全球脑机接口技术进入新的发展阶段。(海南日报海口5月25日讯)
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