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腦科學問題是人類社會面臨的基礎科學問題，是人類理解自然和理解人類自身的重要研究方向，腦機介面是該領域的有效探索手段之一。在國家戰略的引領下，在科技創新不斷更迭促進下，在人民大眾的期待關注下，腦機介面技術將在面向世界科技前沿、面向國家重大需求、面向人民生命健康的科技創新主戰場上發揮重要作用。為此，中國資訊通訊研究院（以下簡稱“中國信通院”）面向腦機介面領域，提出“腦智芯連，思行無礙”這一行業發展總體願景，並針對此願景目標的實現，嘗試勾畫出在不遠的未來，腦機介面產業發展的藍圖和願景期望。希望產業各方能夠在此願景描繪的不同場景下開展更多研究、開發、交流與合作，共同繪製腦機介面產業的美好未來。
近日，中國信通院正式釋出《腦機介面總體願景與關鍵技術研究報告（2022年）》，針對腦機介面這一前沿領域，全球首次從願景、需求、場景、技術、系統衡量指標幾個維度開展研究，對該領域的科研攻關、產品研製和政策研究具有參考價值。
報告全面論述了腦機介面發展現狀，提出了“腦智芯連，思行無礙”的總體願景目標，總結了腦機介面系統需要滿足 “準確、高效、穩定、易用、安全”五大需求，給出了系統效能和可用性兩組關鍵評估指標，分析了採集技術、刺激技術、正規化編碼技術和解碼演算法技術等4種核心技術的發展現狀及趨勢，並就腦狀態檢測、神經調控和對外互動3類重要應用場景下的腦機系統給出具體指標建議。報告最後就腦機介面未來應用和市場發展規模進行了預測，並給出了未來發展展望。
白皮書核心觀點
1. 報告提出一個願景：“腦智芯連，思行無礙”。
這是腦機介面產業發展總體願景，“腦”寓意為大腦和思維意圖，“智”寓意為人工智慧和類腦智慧，“芯”寓意為以晶片和計算能力為代表的外部裝置，“連”有通訊、介面、內外連線與協同三重含義。透過“腦智芯連”的科學融合，實現“思行無礙”的目標，即期待大腦及人類智慧和外部裝置相互連線後，人類的思想和行為控制之間，不再有疾病和空間的阻礙；人類的能力得到顯著增強，大大降低神經疾病帶來的痛苦。
2. 腦機介面願景的實現前提是滿足“準確、高效、穩定、易用、安全”五大需求。
即腦機介面系統應具有準確的大腦意圖解碼演算法；高效的資訊解碼效率，快速地反饋響應和執行任務；穩定的裝置效能與抗干擾能力；易用、輕便、舒適的使用體驗；安全和符合倫理要求的植入、採集和資訊傳送保障。是否滿足五大需求的評判指標，可分為效能指標與可用性指標兩組。效能指標主要體現在響應時間、識別正確率、可輸出指令數量和菲茨吞吐量等4個易量化指標；可用性指標主要體現在易用性、長效性、魯棒性、安全性和互操作性等五個主客觀結合指標。
3. 腦機介面的創新發展有賴於“產學研用醫政”協同創新體系的搭建。
腦機介面的廣泛應用落地需要關鍵技術的突破，工程技術的革新，科研工具平臺的支撐，標準體系的推動、測試驗證體系的完善，科技倫理的共識，以此來不斷突破發展瓶頸，迎來更大的應用空間。因此，腦機介面產業需要建設創新協同體系，促進多學科協作、多行業協同。
4. 全面分析研判腦機介面的關鍵技術發展現狀和未來趨勢。
報告針對腦機介面採集技術、刺激技術、正規化編碼技術和解碼演算法技術4種核心技術的發展現狀及趨勢進行了分析。
（1）隨著微納加工技術和材料技術的不斷革新進步，帶動腦機侵入式技術不斷革新，植入電極朝向柔性化、小型化、高通量、多功能和整合化方向發展。非植入式技術受益於機器學習、深度學習等演算法的廣泛普及，訊號解析能力不斷提升，抗擾降噪效能不斷加強，且凝膠等新材料的應用也使得腦訊號採集裝置更具舒適度；近紅外等光學檢測手段也為腦訊號檢測提供了新的解決思路。
（2）以腦深部電極刺激為代表的神經調控刺激技術正在探索基於特異性生物標誌物監測等手段實現閉環自適應控制，並結合機器學習和深度學習等手段實現動態精準刺激。植入式視覺調控技術相關研究已經開展，正從淺層的視網膜刺激向視覺重建效果更好的腦皮層刺激深入。
（3）正規化編碼技術在發展過程中日益重視納入使用者感受，朝向更加友好和高效的方向發展演進，新的正規化不斷出現，帶來更加豐富的探索實踐。
（4）解碼技術依託分解演算法、機器學習、深度學習、黎曼幾何等方法不斷提升解碼精度和解碼效率，為腦機介面系統解決跨使用者和跨時間的可變性難題，提供新的解決思路。
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