通过“意念”，同时操控三台无人机起落；坐在电脑前，仅凭“意念”让电脑打字，与他人交流；残障人士“心随意动”，靠“意念”控制外骨骼带动下肢运动……4月1日上午，走进济南高新区的山东中科先进技术研究院实验室，充满科幻色彩的一幕出现在记者眼前。研究人员融合脑科学与类脑科学、人工智能等技术，在脑机接口研究中不断取得突破，目前相关设备已实现商业应用，技术水平国内领先。

　　2019年2月，山东中科先进技术研究院在济南高新区揭牌，脑机接口技术成为中国科学院深圳先进技术研究院落地济南的研发项目之一。6年后，济南等到花开时。

　　每秒钟采集4000个大脑信号

　　脑机接口是生命科学和信息技术交叉融合的前沿领域。通俗地讲，脑机接口就是在人的大脑与外部设备之间，搭建起一条传递信息的“高速公路”，不通过手和嘴就可以控制外部设备，真正实现“意念控制”。

　　埃隆·马斯克不仅是特斯拉的CEO，他还是脑机接口公司Neuralink创始人。Neuralink的研究路径是侵入式脑机接口，即通过开颅手术将电极植入大脑皮层，直接采集高质量的脑电信号。山东中科先进院脑机接口研究中心团队选择的是非侵入模式，不需要将电极植入大脑，只需要将电极附着在头皮上。

　　山东中科先进院的研究人员给记者演示了脑机接口装备的“黑科技”。只见研究人员戴上脑电采集帽后坐在电脑屏幕前，接着，他双眼聚焦屏幕上的向上、向下、向左、向右、翻转等九种指令，身后的无人机编队就能准确根据指令飞行，飞行动作灵活自如、整齐划一，毫无障碍。

　　同样神奇的是意念打字系统。电脑屏幕上集中显示着数十个字母和符号，研究人员用双眼聚焦自己想“打”的字母后，虽然字母之间离得很近，依然能做到“想点哪个点哪个”。很快，他就在屏幕上方拼读出一句问候语。

　　“当用户注视虚拟键盘中的某个字符时，相应的脑电波模式被检测并解码，从而实现字符的输入。目前，该系统可实现每分钟平均打出20个字符，准确率达94.4%。”脑机接口研究中心工程师王圣哲说，意念打字系统能帮助语言功能障碍、声带受损、中风患者等特殊群体与人沟通交流。

　　跨越无数门槛

　　相比侵入式装备，非侵入式脑机接口不会对人体产生伤害，具有先天的安全性，但非侵入模式脑机接口的脑电信号属于间接采集，面临信号微弱且易受干扰等难题。

　　“2019年，我们就基于自主研发的NeuroSci脑电采集系统，把脑机接口的实验室装备做出来了。当时，离产业化还有很长的路要走，我们要克服的最大困难，就是把特定脑区产生的神经震荡信号传输到头皮电极的微弱电流捕捉到、识别清、识别快。”脑机接口研究中心执行主任彭福来告诉记者，大脑产生的电流仅有几个毫安，相当于手机待机电流的千分之一，但在输送过程中面临非常多的干扰，比如噪音、电磁波，哪怕眨一下眼睛，脑电采集帽采集的大脑信号就完全不同。

　　研究人员从软硬件两方面着手，不断改进装备的技术指标，同时，攻坚克难，自主研发脑机接口应用装备。高性能多通道神经肌肉电生理信号采集系统、脑机接口康复训练系统、轻量化多模态生理参数睡眠监测系统、脑控无人机系统、意念打字系统、脑控下肢外骨骼等产品陆续问世。2023年，山东中科先进技术研究院承接了济宁医学院的脑机接口实验室项目，脑机接口相关产品首次走出实验室，产生商业价值。2024年8月，山东先进院脑机接口团队在“世界机器人大赛”中斩获产业贡献奖。

　　截至目前，山东先进院的脑机接口产品成功应用在301医院、齐鲁医院、红会医院等医疗机构；哈尔滨工业大学、深圳大学、济宁医学院等高校，累计为20余家机构的科学研究、疾病诊断提供强有力的支撑。

　　迈入市场蓝海

　　当前，全球脑机接口产业正处于快速发展阶段，吸引科技公司、医疗机构、学术研究机构和政府部门的高度关注。有分析指出，脑机接口有望推动人形机器人技术成熟。根据麦肯锡估算，2030至2040年间，全球脑机接口在医疗领域应用的潜在市场规模有望达到400亿-1450亿美元。据赛迪顾问的数据，2024年中国脑机接口市场规模为32.0亿元，预计2027年达到55.8亿元。

　　2024年12月，山东省印发《关于科技创新引领未来产业，布局培育发展新质生产力的实施方案》中，将脑机接口技术列为未来产业的重点发展方向。

　　“我们的脑机接口技术处于全国领先水平。这项技术的应用刚刚打开，就展现出广泛的应用潜力和未来科技生活的新图景，未来会极大地改变我们的生活。”据山东中科先进技术有限公司总经理李卫民介绍，脑机接口技术将逐步拓展到科研教育、生活娱乐、军事等多个领域。比如对驾驶员进行疲劳监测，提高驾驶安全；识别高危行业从业人员的情绪状态，进行心理健康评估和治疗；监测运动员的大脑活动，优化训练计划；开展儿童的注意力训练；监测患者睡眠质量，帮助医生诊断等等。

　　目前，山东先进院研究出多款脑机接口装备，相关产品的零部件供应商都在国内。随着脑机接口技术的不断迭代，加上山东省拥有市场开发潜力、人才集聚优势和稳定的供应链，山东先进院已着手谋划建设国内一流的脑机接口装备生产基地。