能讓癱瘓的病人站起來 這些科幻場景正走進(jìn)現(xiàn)實(shí) 腦機(jī)接口離我們遠(yuǎn)嗎

• 李波 2023年10月8日 來源：中研普華集團(tuán)、央視財(cái)經(jīng)、中研網(wǎng) 1146 74
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近年來，腦機(jī)接口在我國的發(fā)展有提速趨勢。從電影《鋼鐵俠》中男主人公用意念控制戰(zhàn)甲，到《黑客帝國》里現(xiàn)實(shí)世界的人類通過插入連接器的方式進(jìn)入“母體”世界，再到《流浪地球2》將思維上傳到計(jì)算機(jī)打造數(shù)字生命?？苹檬澜绠?dāng)中的這些細(xì)節(jié)催生了一個(gè)特別熱門的詞——“

近年來，腦機(jī)接口在我國的發(fā)展有提速趨勢。從電影《鋼鐵俠》中男主人公用意念控制戰(zhàn)甲，到《黑客帝國》里現(xiàn)實(shí)世界的人類通過插入連接器的方式進(jìn)入“母體”世界，再到《流浪地球2》將思維上傳到計(jì)算機(jī)打造數(shù)字生命?？苹檬澜绠?dāng)中的這些細(xì)節(jié)催生了一個(gè)特別熱門的詞——“腦機(jī)接口”。

什么是腦機(jī)接口?腦機(jī)接口究竟有多神奇?

“接收神經(jīng)信號的假肢”使用者：我這個(gè)手臂完全是用我大腦控制的，戴上這個(gè)“手”以后，我只要想就可以直接做任何動作。

侵入式腦機(jī)接口使用者：它其實(shí)不只是讓你開心起來，它是讓你找回丟失掉的生命力。

什么是腦機(jī)接口?

世界神經(jīng)調(diào)控學(xué)會中國分會主席 欒國明：腦機(jī)接口可以分為廣義的和狹義的。世界上任何一個(gè)計(jì)算機(jī)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)建立一種聯(lián)系，這就是腦機(jī)接口。把這個(gè)連接通過獲取信號后讀碼、解碼，再反饋回去，這是真正的腦機(jī)接口的一個(gè)應(yīng)用。

世界功能神經(jīng)外科學(xué)會精神病外科治療委員會主席 孫伯民：腦機(jī)接口通過計(jì)算、人工智能，獲得腦子里原始的信息，使我們更直接、更深層次、更準(zhǔn)確地了解腦，尤其是對一些疾病的認(rèn)識，它的產(chǎn)生、它的機(jī)制。

腦機(jī)接口離我們遠(yuǎn)嗎?

強(qiáng)腦科技有限公司CEO 韓璧丞：腦機(jī)接口離我們的生活一點(diǎn)也不遙遠(yuǎn)。我們想把腦機(jī)接口做成真實(shí)世界的產(chǎn)品，“造人”是指修復(fù)人，幫助那些沒有手、沒有腳的殘疾人，幫助他們神經(jīng)重連，讓他們用意識控制手和腳，恢復(fù)生活。

上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系教授 呂寶糧：理論上，有了腦機(jī)接口能讓癱瘓的病人重新站起來。腦機(jī)接口也可以用到正常人身上，現(xiàn)在一些非常重要的崗位，例如飛行員、高鐵司機(jī)，他們的疲勞程度、工作負(fù)荷、情緒狀態(tài)，都可以這種技術(shù)來探測。

中國社會科學(xué)院科技哲學(xué)研究室主任 段偉文：人的很多行動、行為都由神經(jīng)控制。通過腦機(jī)接口的手術(shù)或者技術(shù)，可以改變殘疾人的缺陷，增強(qiáng)運(yùn)動或行動的能力。

“腦機(jī)接口”能預(yù)防未來的疾病?

世界神經(jīng)調(diào)控學(xué)會中國分會主席 欒國明：腦科學(xué)、腦健康管理的一個(gè)重要問題，就是一個(gè)人在健康的狀態(tài)中，預(yù)判未來三年、五年、十年會發(fā)生哪些腦的問題。

把腦電三年的變化，影像學(xué)變化、功能變化，認(rèn)知、記憶的變化，做曲線分析，就能預(yù)判五年后會怎么樣，十年后會得什么病。舉個(gè)例子，預(yù)判五年后要得腦出血，那就能提前預(yù)防一下。

，時(shí)長01:40強(qiáng)腦科技有限公司CEO 韓璧丞：很多老人到了一定時(shí)候，突然間就發(fā)現(xiàn)走路很困難，當(dāng)他選擇不走路，臥床、坐輪椅幾十天，人體機(jī)能會快速下降，可能以后很難再次走路了。

所以我們現(xiàn)在在研究，有沒有可能做一個(gè)新型的腦機(jī)接口裝置，像褲子一樣讓他穿上，穿上之后不會有疲憊感，讓他能夠多走五到十年的路。

據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院出版的《2022-2027年國內(nèi)外類腦計(jì)算技術(shù)發(fā)展研究及趨勢預(yù)測報(bào)告》統(tǒng)計(jì)分析顯示：

大腦是人類最重要的器官，理解大腦的結(jié)構(gòu)與功能是21世紀(jì)最具挑戰(zhàn)性的前沿科學(xué)問題。近年來，美國、歐盟、日本等國家(地區(qū))紛紛宣布啟動腦科學(xué)研究，即“腦計(jì)劃”;腦科學(xué)研究既對有效診斷和治療腦疾病有重要的臨床意義，還可推動新一代人工智能技術(shù)和新型信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

類腦計(jì)算是指利用數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)?；旌想娐坊蛐缕骷矸抡嫔锷窠?jīng)元以及神經(jīng)元間的突觸連接，進(jìn)而利用超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale Integrated，VLSI)系統(tǒng)來模仿神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)生物學(xué)結(jié)構(gòu)。和現(xiàn)有馮諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算與存儲分離的特點(diǎn)相對，類腦計(jì)算中的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)既有計(jì)算能力，也有存儲能力。

類腦計(jì)算的這種特點(diǎn)從根本上消除了馮諾伊曼體系結(jié)構(gòu)的“存儲墻”問題。通過對類腦計(jì)算進(jìn)行研究，能夠更好地理解腦計(jì)算模型，為實(shí)現(xiàn)類腦智能提供路徑。

SNN也被稱為第三代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是人工智能領(lǐng)域機(jī)器學(xué)習(xí)算法的一種，是計(jì)算機(jī)科學(xué)與生物神經(jīng)科學(xué)交叉而成的新興學(xué)科。

相比于傳統(tǒng)的ANN，如各種深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，SNN實(shí)現(xiàn)了更高級的生物神經(jīng)元模擬水平，更容易模擬人腦低功耗高性能的處理方式，是信息技術(shù)向智能化發(fā)展的重點(diǎn)研究方向。

與ANN相比，SNN有諸多優(yōu)良特性，在實(shí)現(xiàn)低功耗、高性能的智能系統(tǒng)上潛力巨大。類腦計(jì)算研究涉及的領(lǐng)域范圍廣泛，包括材料科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、電氣工程、計(jì)算機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。

材料科學(xué)家研究、制造和表征可用于類腦器件的新材料，重點(diǎn)是展示與生物神經(jīng)系統(tǒng)相似特性的材料。神經(jīng)科學(xué)家提供可能在類腦計(jì)算意義上有用的新知識，并利用類腦計(jì)算系統(tǒng)來模擬和研究生物神經(jīng)系統(tǒng)。

電子和計(jì)算機(jī)工程師利用模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)模混合電路和器件來構(gòu)造系統(tǒng)，模擬神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)行過程，開發(fā)由生物啟發(fā)的類腦計(jì)算系統(tǒng)。

類腦計(jì)算系統(tǒng)的研究涉及到類腦處理器微體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、類腦處理器配套的軟件工具鏈和基于脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法等研究領(lǐng)域。

國內(nèi)外類腦計(jì)算技術(shù)發(fā)展研究

在現(xiàn)階段的社會發(fā)展過程中計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在社會中的應(yīng)用具有極大的社會現(xiàn)實(shí)含義，不僅其在加速社會經(jīng)濟(jì)的道路上起到了積極的作用。計(jì)算機(jī)技術(shù)在發(fā)展的同時(shí)帶動經(jīng)濟(jì)社會的進(jìn)步。

由于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)沒有相關(guān)的技術(shù)信息支撐，當(dāng)代的發(fā)展方向是積極向前的、相互融合的。不過由于當(dāng)代社會信息的共享性還有待于提高到新的階段，-些方面的信息受到一定的局限和壟斷性。

伴隨著越來越普遍的計(jì)算機(jī)科學(xué)在全世界范圍內(nèi)的迅猛發(fā)展，信息將可以被方便快捷的進(jìn)行傳播，有理由相信計(jì)算機(jī)技術(shù)將會帶動社會經(jīng)濟(jì)更好發(fā)展，其對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將起到積極有效的作用。

許多新興的類腦芯片在SNN計(jì)算中顯示出巨大的潛力。 例如浙江大學(xué)的達(dá)爾文芯片，其目標(biāo)是嵌入式低功耗應(yīng)用。

蘇黎世大學(xué)研究人員開發(fā)的DYNAP-SEL結(jié)合了異步數(shù)字邏輯和模擬電路，以實(shí)現(xiàn)模擬SNN實(shí)現(xiàn)。 清華大學(xué)的研究人員成功設(shè)計(jì)了混合型天機(jī)芯片 ，該混合型既可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)又可以實(shí)現(xiàn)SNN。

隨著腦科學(xué)與類腦行業(yè)競爭的不斷加劇，大型企業(yè)間并購整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國內(nèi)外優(yōu)秀的腦科學(xué)與類腦企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的分析研究，特別是對當(dāng)前市場環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究，以期提前占領(lǐng)市場，取得先發(fā)優(yōu)勢。正因?yàn)槿绱耍淮笈鷥?yōu)秀品牌迅速崛起，逐漸成為行業(yè)中的翹楚。

中研普華利用多種獨(dú)創(chuàng)的信息處理技術(shù)，對腦科學(xué)與類腦行業(yè)市場海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、加工、分析、傳遞，為客戶提供一攬子信息解決方案和咨詢服務(wù)，最大限度地降低客戶投資風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)營成本，把握投資機(jī)遇，提高企業(yè)競爭力。

本報(bào)告利用中研普華長期對腦科學(xué)與類腦行業(yè)市場跟蹤搜集的一手市場數(shù)據(jù)，同時(shí)依據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局、國家商務(wù)部、國家發(fā)改委、國務(wù)院發(fā)展研究中心、行業(yè)協(xié)會、中國行業(yè)研究網(wǎng)、全國及海外專業(yè)研究機(jī)構(gòu)提供的大量權(quán)威資料，采用與國際同步的科學(xué)分析模型，全面而準(zhǔn)確地為您從行業(yè)的整體高度來架構(gòu)分析體系。讓您全面、準(zhǔn)確地把握整個(gè)腦科學(xué)與類腦行業(yè)的市場走向和發(fā)展趨勢。

未來行業(yè)市場發(fā)展前景和投資機(jī)會在哪?欲了解更多關(guān)于行業(yè)具體詳情可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的報(bào)告《2022-2027年國內(nèi)外類腦計(jì)算技術(shù)發(fā)展研究及趨勢預(yù)測報(bào)告》。

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  2022-2027年國內(nèi)外類腦計(jì)算技術(shù)發(fā)展研究及趨勢預(yù)測報(bào)告

  類腦計(jì)算是指利用數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)模混合電路或新器件來仿真生物神經(jīng)元以及神經(jīng)元間的突觸連接，進(jìn)而利用超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale Integrated，VLSI）系統(tǒng)來模仿神經(jīng)系統(tǒng)中...

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