無創接入，腦機接口迎來更多可能（院士講科普·未來產業）

《人民日報》（2026年07月04日 第 06 版）

圖①：“北腦一號”半侵入式腦機接口系統。 施 覺攝（影像中國） 圖②：第二十四屆中國·海峽創新項目成果交易會上，一名參觀者在福建省腦機接口與神經調控轉化工程研究中心展台體驗。 張 斌攝（影像中國） 圖③：鄭海榮在進行實驗操作。 南京大學供圖

“科技突破的程度，很大程度上決定未來產業發展的速度、廣度、深度。”

眼下，新一輪科技革命和產業變革加速演進，前沿技術不斷涌現，引領和支撐未來產業快速崛起。

“十五五”規劃綱要提出，瞄准引領未來發展重點領域，構建未來產業全鏈條培育體系，推動量子科技、生物制造、氫能和核聚變能、腦機接口、具身智能、第六代移動通信等成為新的經濟增長點。

前瞻布局未來產業是發展新質生產力的必然要求，也與我們的日常生活息息相關。本版今起推出“院士講科普·未來產業”系列報道，跟著院士了解新一輪科技革命和產業變革趨勢，感受科技創新與未來產業發展的脈動。本期，中國科學院院士、南京大學常務副校長鄭海榮帶我們走進腦機接口產業發展前沿，了解小接口裡的大學問、新成果。

——編 者

腦機接口是連接人腦與外部設備的新型人機交互技術，也是當前全球科技競爭的前沿領域。這一技術可以構建大腦與機器的直接信息通路，實現神經信號的讀取、解碼與寫入，推動碳基生物智慧與硅基人工智能深度融合。

目前，全球腦機接口正處於實驗室研發向規模化應用過渡的關鍵階段，侵入式技術雖取得階段性成果，但生物相容性、長期安全性等瓶頸仍難以突破。多年來，我與團隊深耕無創腦成像與神經調控領域，致力攻克無創超聲腦機接口方面的多項技術難題，探索出一條非侵入式腦機接口技術發展之路。

7月4日，《人民日報》第06版版面。

不同技術路線，存在多重挑戰

目前，腦機接口主要有侵入式、半侵入式和非侵入式3條技術路線，技術形態各不相同，面臨的挑戰也各有側重。

侵入式技術，是通過外科手術將微型電極植入大腦皮層。這一技術的神經元信號採集精度最高，但也有明顯短板：植入電極易引發人體免疫排斥反應，長期使用也會出現信號衰減、器件失效等問題。此外，手術存在一定風險，且僅能採集局部腦區信號，無法實現全腦范圍探測。

半侵入式技術，是將電極置於大腦皮層表面，尋求信號質量與使用安全間的平衡，但依然無法規避顱內植入帶來的潛在風險。

非侵入式技術，則是依托穿戴設備從頭皮採集腦信號，有著無創安全、易普及的特點，但其研發技術壁壘極高。顱骨與頭皮會大幅衰減、干擾神經電信號，導致原始數據混雜大量噪聲，如何在復雜環境下實現神經信號穩定採集與高精度解碼，是擺在全球科研人員面前的共同難題。

放眼全產業鏈，我國腦機接口產業發展也面臨著多重挑戰：全腦信息定向寫入技術有待突破，適配行業需求的低功耗專用神經芯片供給不足，通用芯片難以兼顧低功耗、高算力與多通道實時處理的要求。腦機接口直接觸及人類思維與隱私邊界，配套的倫理規范、行業標准與監管體系也亟須同步構建完善。

探索無創入腦，拓展醫療場景應用

面對挑戰，我們團隊選擇了一條新路徑——無創超聲神經調控原創技術路線。不同於傳統電極植入思路，該技術依托超聲、光、電磁等多元物理場，在不破壞人體天然生理屏障的前提下，實現全腦神經信息雙向讀寫。

讓超聲波能夠“穿透”顱骨、精准作用於顱內深部腦區，是這項技術要跨過的第一道關。在“穿過”顱骨的過程中，超聲波易出現折射、能量損耗等問題。為此，團隊開展復雜介質聲場理論建模、仿真計算與對照實驗，逐一破解超聲波穿顱傳播、能量聚焦、安全調控等科學問題，從科學原理層面確証了無創超聲神經調控技術的可行性。

無創超聲腦機接口技術有一個關鍵硬件——高密度相控陣換能器。此前，這一器件長期被國外技術壟斷，通過深耕底層壓電材料研發與精密加工工藝，我們團隊完成全鏈條自主攻關，順利實現器件國產化替代。自研的換能器，在電聲轉換效率、穿顱能力、聚焦精度等主要指標上表現出色。正是依托於此，團隊成功研發萬通道級智能神經調控系統，融合聲場校正算法與多模態影像導航技術，打造出如同“大腦GPS”一樣的高精度定位追蹤體系，可將超聲能量精准匯聚到顱內10厘米深度的毫米級靶點，既解決了傳統電磁刺激作用范圍彌散、作用深度不足的問題，又消除了植入式技術的創傷隱患。

在此基礎上，我們提出“神經打印機”的前沿技術概念，利用多物理場調控大腦內納米級離子通道，實現外部信息向大腦的定向“寫入”。目前，該技術已在動物實驗中實現特定記憶和行為的可控調節，有助於難治性腦疾病干預、人體神經功能重塑。

通過系統性臨床研究，我們發現，無創超聲調控能夠有效降低難治性癲癇的發作頻率、強度，明顯改善重度抑郁症患者的情緒狀態與睡眠質量。值得關注的是，在10余例長期意識障礙患者的臨床干預中，半數以上患者成功蘇醒，部分患者甚至逐步恢復語言表達、自主進食等生活能力，展現出該技術在重大腦疾病診療與康復領域的應用價值。

2025年，南京大學腦機接口研究院建成，聚焦量子測量器件、神經成像、腦信息解碼三大方向，將推動技術從單一醫療場景向多領域拓展，讓無創腦機接口技術有更多人才支撐。

推動碳基智慧與硅基算力深度交融

如今，我國腦機接口產業的整體發展路徑愈發清晰。結合技術演進規律與應用落地節奏，我們有分階段發展預期：短期1—2年，優先釋放醫療領域價值。推進腦機接口技術醫學測試與臨床落地，加快腦機接口醫學大模型、運動及語言功能重建技術規模化應用﹔中期2—5年，全面拓展技術邊界。集中攻克無創光聲電磁腦神經功能成像、人工視覺、聽覺、觸覺等感知功能修復技術，同時，推動無創腦機接口在自動駕駛、具身智能、智能制造、全民健康管理等場景的研發與應用﹔中長期5年以上，探索腦機融合、腦際通信等新形態。重點突破腦神經信息成像讀取、智能模型翻譯重建、神經信息定向寫入等前沿技術，推動腦機接口朝著大規模普及、全場景覆蓋、消費級落地、輕量化可穿戴的方向邁進。

當前，醫療康復是腦機接口最成熟的落地場景。未來，技術應用場景將更加豐富。我們可以想象，在航空航天、高危作業等領域，用意念輔助操控﹔在工業領域，開展腦控機械臂、無人機、人形機器人應用，實現人腦與具身智能的高效協同﹔在消費電子領域，融合穿戴設備的輕量化腦機產品，有望顛覆傳統人機交互模式，催生新興消費業態。

從科技變革維度來看，腦機接口是聯通碳基生物智慧與硅基人工智能的樞紐。人工智能發展將依次經歷數據智能、物理智能、生物智能等階段。硅基智能擅長邏輯運算與數據處理，卻難以復刻人類大腦的創造力、感知力與自主意識。腦機接口可以搭建起人腦與機器之間的雙向高速信息通道，推動碳基智慧與硅基算力深度交融，是人工智能突破現有發展瓶頸、邁向更高階形態的抓手。

腦機接口是新一輪科技革命與產業變革的顛覆性技術，更是我國布局未來產業、邁向人機共生的重要依托。相信在多方協同發力下，我國腦機接口技術將持續突破、加快落地。從實驗室的技術探索，到病房裡的生命守護，再到全場景的人機協同，無創腦機接口技術將以安全、精准、普惠實現賦能，助力開啟人機共生、智慧相融的新未來。

（作者為中國科學院院士、南京大學常務副校長，本報記者姚雪青採訪整理）