文｜半导体产业纵横

​最近，华为最新公布的脑机接口芯片专利刷屏了朋友圈。

据国家知识产权局网站，一份名为“控制刺激器的方法、刺激器、脑机接口系统和芯片”的专利公布在国家知识产权局网站，专利发明人为华为技术有限公司；该专利提供了一种控制刺激器的方法、刺激器、脑机接口系统和芯片。

来源：华为专利说明书

本公开的实施例提供了一种控制刺激器的方法、刺激器、脑机接口系统和芯片。并且这并不是华为首次公开脑机接口的相关专利。在去年6月，在2023年6月，华为还公布过一项名为“一种脑机接口装置和信息获取方法”的专利。

脑机接口是未来新赛道

前段时间，工业和信息化部副部长王江平表示，要前瞻布局未来产业，重点围绕原子级制造、脑机接口、6G等新领域新赛道，发展壮大独角兽企业。

实际上，今年7月工信部就提出了脑机接口标准化技术委员会的筹建方案，将开展脑机接口在医疗等应用领域的技术标准和测试规范的制修订工作。

随后，脑机接口标准相继立项。就在10月8日，国家药监局发布通知，批准《采用脑机接口技术的医疗器械 术语及定义》和《采用脑机接口技术的医疗器械 具备闭环功能的植入式神经刺激器感知与响应性能测试方法》两项医疗器械行业标准制修订项目立项。

10月9日，摩根士丹利发布的研报预测，脑机接口这颗科技界的新星，有望在5年内实现商业化，可能成为未来医疗技术中的重要突破，为神经类疾病患者提供新的治疗方式，并带来4000亿美元的市场机遇。

脑机接口已经逐步成为未来的新赛道。

所谓脑机接口（BCI），是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接交流和控制通道。通过这种通道，一方面用户可以直接通过大脑活动来表达思想或操控设备；另一方面，外部设备则不断地给大脑发送各种反馈信息，让大脑及时调整控制策略，维持整个系统的稳定性。

脑机接口芯片则是一种专门用于脑机接口系统的芯片。从功能角度来看，它能够采集大脑产生的电信号，并对这些信号进行放大、滤波、数字化处理等操作，以便准确获取大脑活动的特征信息。同时，它也可以将外部设备的指令信号转化为大脑能够理解的刺激信号，实现对大脑的反馈与调控。

脑机接口芯片起源于二十世纪20年代，至1973年脑机接口概念被正式提出，脑机接口芯片研究至今已有50多年。脑机接口芯片的发展主要分为四个阶段：

一是早期探索阶段，1924年德国精神科医生汉斯•贝格尔发现脑电波存在；

二是技术奠基阶段，1973年“脑机接口”成为学术词汇；

三是实验突破阶段，1998年埃默里大学研究人员菲利普·肯尼迪首次将脑机接口装备植入人体内；

四是快速发展阶段，模拟海马体功能的神经芯片研制成功，多通道芯片实现突破，人类首次接受脑机接口芯片的植入。

脑机接口应用如何？

目前，脑机接口可大致分为侵入式和非侵入式两类技术路径。侵入式、半侵入式脑机接口技术主要运用于医疗临床场景，非侵入式脑机接口主要面向可穿戴设备等消费场景。

清华团队公开两例患者植入无线微创植入脑机接口NEO系统及其体内机

去年10月，清华大学医学院洪波教授带领团队设计研发的无线微创植入脑机接口NEO（Neural Electronic Opportunity），在宣武医院成功进行首例临床植入试验。宣武医院院长赵国光、神经外科主任单永治团队主持手术规划及植入手术。

到了12月洪波教授团队再次联合天坛医院贾旺主任团队成功进行第二例临床植入试验。两枚硬币大小的脑机接口处理器植入高位截瘫患者颅骨中，成功采集感觉运动脑区神经信号。

据了解，该患者在三个月的居家脑机接口康复训练后，可通过脑电活动驱动气动手套，实现自主喝水等脑控功能，抓握解码准确率超过90%。

洪波将他们植入的设备命名为“无线微创植入脑机接口NEO系统”，该系统采用了近场无线供电和通信技术。为了尽可能实现微创，整个系统和集成了300多个零部件的体内机，仅有两个1元硬币大小，“这里面要解决非常复杂的工程问题”。

马斯克已经将脑机接口芯片植入人类大脑

国际方面也同时在布局研究脑机接口。其中，马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink备受关注。

Neuralink成立于2016年，现拥有100多名员工，旨在通过手术向大脑中植入计算机芯片，将人类大脑和电子设备相连，再利用电流让计算机和脑细胞产生“互动”，最终使瘫痪患者恢复运动功能，治愈帕金森病、阿尔茨海默病等脑部疾病，以及帮助恢复失明患者视力等。

今年1月，马斯克在旗下社交平台X（前推特）上宣布，人类接受了Neuralink的植入，目前恢复良好。初步结果显示，神经元尖峰检测很有希望。

随后马斯克补充说，“只需思考即可控制你的手机或计算机，并通过它们来控制几乎任何设备。最初的使用者将是那些失去四肢的人。可以想象一下，如果史蒂芬·霍金的沟通速度比打字员或拍卖师更快。这就是我们的目标。”

不过，仅一个月后，测试者发现效果不佳，因为许多连接大脑的细线从植入物中脱落，导致可测量大脑信号的电极数量急剧减少。

Neuralink的第二位患者在8月也接受了植入BCI，Neuralink称，没有出现线回缩的迹象。Neuralink的BCI名为Telepathy。Telepathy是一枚硬币大小的电子集线器，被放置于接受者颅骨中的一个洞里。从这个中心出发，手术机器人将64根柔性线穿过大脑周围的液体和膜，插入控制运动的大脑区域——运动皮层。

Neuralink开发的最新版本的无线脑机接口设备支持高达1024个通道，这意味着它可以同时记录和处理来自大脑的1024个不同位置的信号。埃隆·马斯克表示，第二个BCI工作良好，1000多个电极中约有400个正在提供来自受体大脑的信号。

目前，已经有1000多名四肢瘫痪的患者愿意接受Neuralink的试验，但有资格参加这项研究的患者不到100人。该公司计划到2030年将为超过2.2万人植入芯片。

瑞士脑机接口芯片意识转文本，准确率高达91%

今年8月，士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科研团队宣布，在脑机接口（BMI）技术方面取得重大进展，他们成功开发出名为MiBMI的超小型芯片，这款芯片仅8平方毫米。MiBMI在将脑信号转化为文本输出的测试中表现出色，准确率高达91%，为运动障碍患者提供了全新的沟通方式。

与Neuralink等公司开发的大型脑机接口设备相比，MiBMI无需依赖外部设备的应用程序进行数据处理，它拥有完全集成的实时数据处理系统，这一特点使其在便携性和使用便捷性上更具优势。

脑机接口，中国加速

典型的脑机接口系统分四个步骤，即采集脑电信号、分析解码脑电信号、利用解码的信号做出控制，以及根据控制实际表现做出信息反馈和调整。目前，国内做得比较好的是前端的电极和后端的控制两部分。而在核心芯片的开发及系统集成、开展临床试验等方面仍然落后于美国。

当下，我国的脑机接口研发人员正全力以赴地追赶国际先进水平。业内人士表示：“我们并非等到美国已经将脑机接口研发成熟之后再追赶，而是在其苗头刚刚出现之时，就已经奋起直追。”

除了前文提到的，清华大学医学院的洪波教授与其团队顺利研发出 “无线微创植入脑机接口 NEO 系统”，且在临床试验方面取得重大突破外，在2021年，清华大学孵化企业宁矩科技（NeuraMatrix）脑机接口芯片已正式完成流片。

宁矩科技自研的脑机接口专用的系统级芯片具有多通道、强抗噪、低功耗、无线传输等特点，芯片性能指标处于世界领先水平。宁矩科技与清华大学附属长庚医院、北京天坛医院、宣武医院等医疗机构多个科室展开合作。目前在2024年巴黎奥运会期间，利用近乎无感的穿戴式设备，实时监测运动员的生理参数，为运动员提供精准的技战术分析，助力国家拳击队取得3金2银的出色成绩。

今年3月，武汉高德红外股份有限公司董事长黄立接受采访时表示，他带领中华脑机接口公司团队研发出了65000通道，双向的脑机接口芯片，居于国际领先水平。

北京脑科学与类脑研究所孵化的北京芯智达神经技术有限公司推出了，半侵入式采集脑皮层电信号的“北脑一号”和侵入式采集单神经元电信号的“北脑二号”。“北脑一号”自主研发出了高密度柔性电极，实现密度达到4电极/平方毫米突破，是现有上市产品密度的上百倍。“北脑二号”系统基于自研高通量柔性微丝电极、千通道电生理记录系统、实时编解码算法等关键技术，完成全链路系统构建，在全球首次实现猕猴通过意念控制对二维运动目标的脑控拦截。

值得注意的是，今年9月，华为哈勃入股了时识科技，时识科技由苏黎世神经信息研究所孵化而来，是一家类脑芯片公司。目前已经研发的全球首款可商用感存算一体的类脑智能SoC Speck是第一款量产并在商业化进程上取得突破性进展的产品。Speck支持各类动态视觉IoT视觉场景。