昨天，简称脑机接口（BMI）; 或脑机接口（BCI）引发了全球的狂热，人类首次被植入脑机接口芯片。 这意味着脑机接口行业终于迎来了重大转折点，这个行业已经成为，人类发展也可能进入一个新时代。
Neuralink创始人埃隆·马斯克（Elon Musk）在社交网络上宣布，人类首次接受了脑机接口（Neuralink）芯片植入，植入者恢复良好。 初步结果表明，神经元尖峰检测是有希望的。
马斯克随后补充道，“当人们植入脑机接口芯片时，他们可以通过思考来控制他们的手机或电脑，他们几乎可以控制任何设备。 最初的用户将是那些无行为能力的人。 想象一下，如果我们能让斯蒂芬·霍金比打字员或拍卖师更快地沟通，我们就会实现我们的目标。 ”
马斯克还介绍，Neuralink的第一款产品叫做“心灵感应”。
当大脑连接到设备时
想象一下，如果你能把你的思想放进一台机器里，就好像你在思想和机器之间建立了一个直接的、高速的连接。 这是马斯克在 2016 年的一次旅行中想到的想法，当时他觉得手写打字太慢了。
而现在，马斯克的想法正在成为现实，脑机接口是实现“心理手写”的技术，在大脑和外部设备之间创造了一条直接的连接途径。 其核心是充分发挥人脑的优势，绕过人体自身的器官，大脑直接与外部设备交互，实现高效交互。
我们为什么要开发脑机接口？
首先，它已被证明是最强大的神经修复工具，能够为因瘫痪、中风和帕金森氏症等疾病而神经功能受损的患者提供全面的解决方案。
其次，脑机接口作为核心关键技术，有助于我们充分了解大脑的工作机制，是国际脑科学研究领域的重要手段。
未来，我们希望将脑机接口开发成超越智能手机的智能设备，让人们通过意识控制周围的设备，赋予他们非凡的耐力、速度、精度和效率。
更令人兴奋的是，去年11月，《科学》杂志的一篇文章**显示，动物和人类一样有想象力，所以将动物的大脑与设备连接起来，也会让人有更多的想象力。
将外部通路插入大脑无疑会损害大脑，因此根据侵入和损伤的程度，业界可以将脑机接口分为侵入性、非侵入性和半侵入性三类。
其中，柔性电极阵列稳定性高，信号质量好，但在植入过程中容易造成组织损伤。 柔性电极阵列虽然可以减少组织损伤，但植入困难，长期稳定性差。 因此，如何结合两者的优势，开发一种刚柔可调电极阵列技术成为当前研究热点。
这次有什么不同？
如果从1924年德国医生汉斯·伯格（Hans Berg）发明脑电图（EEG）算起，经过百年的现代技术发展，脑机接口已经形成了一系列基础技术研究和应用范式。
脑机接口的重大历史事件，电子工程世界的制表。
然而，从头到尾，脑机接口一直缺乏侵入性的临床应用。
目前，市场上侵入式脑机接口主要有三种技术路线：硅基硬电极系统、血管电极系统和柔性电极系统。
这些技术路线在过去十年中取得了重大进展，但它们仍然面临一些核心问题，例如高通量、低创伤和长期的体内挑战。
在业内，有人提出，脑机接口摩尔定律是，可读写的脑机接口神经元数量每18个月就要翻一番，脑机接口通道数量的增长速度可以符合半导体的发展规律。
这是人类首次接受脑机接口（neuralink）芯片植入，是高性能脑机技术临床应用的重大突破。
先前批准的传统植入式脑机接口使用称为“犹他阵列”的硬电极，可能会引起对大脑内异物的排斥反应，如果需要更多的神经信息，这通常是不可取的。
Neuralink采用柔性电极，有效减少大脑排斥，拥有1024通道电极，采集高质量的神经信息。
目前，国际植入式脑机接口公司中，有三家公司已进入人体临床试验阶段，分别是Neuralink、Onward和Synchron。 其中，Neuralink属于“皮质穿透”路线; 往前属于“皮质表面”路线，国内也有微灵医疗走这条路线; Synchron 是一种“血管介入”。
电子工程师在寻找什么？
脑机接口关键技术包括采集技术、激励技术、范式编码技术、解码算法技术、外围技术和系统化技术。 其中，电极和芯片在电子工程中极为重要。 具体技术细节包括：
植入式电极
植入式微电极通过将基于离子的神经电信号转换为电子支持的电流或电压信号来获取有关大脑神经电活动的信息。
植入大脑的微电极可以以高空间和时间分辨率准确记录电极附近单个神经元的动作电位，从而能够实时监测大脑活动。
传统的植入式微电极由金属和硅等硬质材料制成，形成以密歇根电极和犹他州电极为主的刚性电极。 随着微纳加工技术和电极材料的不断发展，微电极趋于柔性化、小型化、高通量化、集成化，形成了以微丝电极、硅基电极和柔性电极为主的多元化发展局面。
高性能柔性微电极对长期稳定的慢性病记录具有重要意义，高通量微电极将为扩大全脑神经科学研究奠定重要基础。
捕获芯片
目前，脑信号采集技术正朝着小型化、轻量化、高通量化、分布式化的方向发展。 其中，脑信号采集芯片是将脑信号直接转换为数字信号的核心硬件，也是脑信号读取和解码、脑部疾病诊断和调控的工具。
定制脑信号采集芯片的设计过程中存在许多技术挑战。 精密放大器是脑信号采集芯片中的核心模块，需要满足脑机接口应用场景中多个技术参数的要求。
对于脑信号，振幅较弱（数十个紫外到几毫伏），频率低（0.5Hz到几kHz），因此容易受到外部噪声干扰，从而导致信号质量差。为了保持最佳的信号质量，大脑信号采集模块的一些关键参数，如信噪共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）、增益匹配、运动伪影等，都需要优化。
多个脑信号采集参数之间存在相互约束，多个参数的整体优化是当前脑信号采集芯片设计的核心问题之一。
信号噪声是大脑信号获取过程中最大的干扰源之一。 共模抑制比是衡量系统对环境干扰响应的关键参数。 采集芯片的小型化是植入式脑机接口系统的核心技术挑战之一。
针对不同的脑机接口应用和采集芯片面临的一些技术问题，国内外很多团队都提出了解决方案。
例如，为了解决采集过程中电极间直流偏置导致斩波放大器输出饱和的问题，直流伺服反馈环路技术将输出端的直流分量提取出来，通过积分器反馈给输入端，有效抑制了电极之间的直流偏置。 针对采集芯片的超低功耗要求，有团队基于逆变器结构设计了一款超低压斩波放大器，非常适合植入场景。 为了解决芯片小型化的问题，将放大器和DAC相结合的数模混合反馈技术可以大大减小采集芯片的片上面积。 为了解决脑信号采集过程中的共模干扰问题，基于电荷泵的共模反馈技术通过动态反馈输入端的共模干扰信号，有效抵抗高达15V的共模干扰。 对于采集芯片的无线供电，将线圈的无线感应传输技术应用于植入式脑机接口芯片，通过外部传输线圈、继电器线圈和片上耦合线圈实现采集芯片在体内的无线供电和采集到的脑电信号的无线传输。 体域网（BAN）技术解决了无线供电时线圈对准困难的问题，利用受试者的体表对采集到的信号和能量进行无线传输，适用于可穿戴脑机接口场景。 在提高系统集成度方面，有集信号采集、存储、基于AI的信号分类识别模块于一体的脑机接口片上系统，实现了系统集成度的高度。 对于高通量植入式脑机接口芯片，一些公司设计了具有动作电位识别的高集成度采集芯片，与数千个柔性电极相结合，实现对高通量脑信号的采集。 中国“直线超车”的另一种方式。
放眼全球，美国国防高级研究计划局（DARPA）、Facebook、谷歌、亚马逊等商业巨头都在脑机接口领域积极布局，成果不断涌现，形成了高技术壁垒。
我国也不例外。 中国的“脑工程”，又称“脑科学与类脑研究”，将作为“科技创新2030重大专项”全面启动。
中国科学院上海微系统与信息技术研究所副所长、研究员胡陶曾在一篇文章中写道：“在高端技术中，我认为脑机接口是中国最有可能赶上甚至'直线超车'的领域之一。 目前，在脑机接口核心器件的设计方面，我国完全没有落后于国外，其加工只涉及成熟的半导体工艺，这些核心加工技术没有面临“卡住”的问题和风险。 因此，对于我国来说，推动脑机接口未来发展，最主要的是加快资源配置等问题，各环节齐心协力，开发全链条自主可控的脑机接口系统，为中国“脑工程”的全面发展和顺利推进提供解决方案。 ”
在学术界方面，目前我国高校在脑机交互技术的研究和开发方面非常活跃，浙江大学、天津大学、南方科技大学、上海交通大学、习交通大学等高校都取得了成果。
纵观中国资本市场，也一直活跃在脑机接口领域。 据动脉网络统计，2023年脑机接口领域共将发生10起投融资事件。 其中，深圳英禾脑科学***，以下简称“英禾脑科学”）上半年以超亿元融资额领跑。
目前，我国在脑机接口领域严重依赖进口，特别是在植入式脑机接口的关键器件和高端装备方面。 国内缺乏原创核心技术，大部分时间都在进行后续研究，布局分散，缺乏系统化。 近两年来，美国对脑机接口实施出口管制，影响了系统级产品和核心器件的发展。 这不仅对我国的脑科学研究产生了影响，而且对神经系统疾病患者也产生了不同程度的影响。
此外，我国脑机接口研发面临几大挑战：
一是安全性和有效性难以实现，未解决的问题限制了脑机衔接的大规模应用; 二是脑机接口的有效带宽，即植入多少个电极，才能基本覆盖大脑的重要活动或满足特定功能的需要，目前尚不得而知。 第三，海量神经信号的处理仍然是一个难题; 第四，脑机安全和伦理风险是社会普遍关注的问题。 对于脑机接口的商业化来说，这也是一个很大的问题。 上海脑虎科技创始人兼CEO彭磊曾在第二届南渡河论坛上这样说。 脑机接口商业化的挑战，包括用户购买和使用的成本以及它们为用户带来的价值。 他认为，脑机接口与XR技术的结合是一个很有前途的方向，因为它可以实现无成本的磨损，并且可以提供更多的交互方式，包括运动交互和情感交互。
脑机接口作为人与外界之间的桥梁，并非绝对安全，还存在被恶意攻击的风险，这无疑增加了决策的复杂性和不确定性，并可能带来更大的风险。 由于脑机移植的最终应用对象是人类，因此在进行临床试验之前，必须严格遵守国家法律法规，确保满足临床伦理要求。 对于未来的风险，我们仍需保持警惕，审慎评估。