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脑机接口芯片的“卡脖子”之忧及脑机接口有5大应用场景

合明科技 👁 1950 Tags:脑机接口芯片BCI 芯片脑机接口产业链

脑机接口芯片的“卡脖子”之忧

值得注意的是,从以上的活跃的BCI 芯片中,我们虽然能看到国内企业活跃的身影,我国也已经将脑机接口技术的发展上升为国家战略,但实际上,在国内市场上,脑机接口产业链发展还不够完善,芯片环节发展也较为薄弱。

国内在BCI 芯片领域的发展一直受到国外技术的制约。尤其是在脑电采集芯片方面,我国一直依赖进口产品,这无疑阻碍了我国在相关领域的发展。

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美国是最早提出脑科学计划及其行业发展规划的国家,也是政府资金投入最多,技术发展水平最高的国家。在全球范围内,美国在脑机接口的理论、方法和实践方面具有明显的领先优势。


美国有意以政策形式保持其在脑机接口领域的技术优势。2021年 10 月 26 日,美国商务部工业和安全局(BIS)出台新规,拟向出口管理条例中进一步明确新的管制项目,其中就包括脑机接口技术。2023年2月,美国商务部官员再次重提脑机接口技术禁运事宜。若美方加强对脑机接口技术的出口管制,国内当前在该领域的发展必然受到不利影响。


至于美方限制脑机接口技术的出口的原因,究其根本,或与脑机接口技术的“军民两用”性相关。具体来看,脑机接口有5大应用场景:

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1. 提供信息增强技术

简单来说,可以为那些瘫痪或有其他严重运动缺陷的人提供新的通信增强技术。2022年Nature Communications上的一篇研究就借助能读取大脑信号的植入式脑机接口,使一位罹患渐冻症的男子选择字母,组成通顺的句子,完成日常交流。


2. 康复训练

通过脑机接口技术,监测到的脑电信息可以用于加工、反馈,针对多动症、中风、抑郁症等做对应的恢复训练。例如,对于运动皮层相关部位受损的中风病人,脑机接口可以从受损的皮层区采集信号,其次刺激失能肌肉或控制矫形器,改善手臂运动;运动想象类脑机接口可以用于孤独症儿童的康复训练,提升他们对于感觉运动皮层激活程度的自我控制能力,从而改善孤独症的症状,亦可以通过脑电信号的反馈,训练使用者的专注力。

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3. 脑科学研究与脑功能诊断

脑机接口,可以帮助研究人类大脑的认知、运动、情感等方面的机制,深入探究人类大脑的奥秘。 例如脑机接口可以帮助实时监控和测量神经系统状态,辅助临床判读。“监测”型脑机接口应用方向十分多样,包括测量视/听觉障碍患者神经通路状态协助医生定位病因,评测陷入深度昏迷患者的意识等级等等。除此之外,通过结合脑电、视频等多元信息进行诊疗,能够辅助医生判读脑损伤、脑发育等多种临床适应症。


4. 人机交互

通过脑机接口技术,可以实现更加智能的人机交互,如控制家用电器、智能机器人、VR设备等等。  


5. 特殊领域

脑机接口技术可以用于军用领域,如控制无人机等。  


前三大应用场景指向医疗用途,目前国内已经有成熟应用案例,是患者福音;但后两者的应用场景指向设备控制,容易有敏感用途联想。


在此背景下,国内加强脑机接口技术核心零部件的国产化率势在必行。不过正如前文所提及,BCI 芯片的设计涵盖了模拟、数字、通信等多种功能,其技术门槛在于模拟电路设计挑战大、低功耗要求高,且具备无线能量传输、以及芯片算法等软硬件相结合的技术能力。而我国当前在高端模拟芯片领域并无技术和人才优势,发展脑机接口技术还需长期耕耘。


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