无创接入，脑机接口迎来更多可能（院士讲科普·未来产业）

来源：人民日报

“科技突破的无创接入深度，直接决定了未来产业的脑机能院演进速度、覆盖广度与应用深度。接口”

当前，迎更业新一轮科技革命与产业变革加速演进，士讲前沿技术密集涌现，科普正引领并支撑未来产业迅速崛起。未产

《“十五五”规划纲要》明确提出，无创接入瞄准引领未来发展的脑机能院重点领域，构建全链条培育体系，接口推动量子科技、迎更业生物制造、士讲氢能与核聚变能、科普脑机接口、未产具身智能、无创接入第六代移动通信等成为新的经济增长极。

前瞻布局未来产业，既是发展新质生产力的必然要求，也深刻关联着每个人的日常生活。本版即日起推出“院士讲科普·未来产业”系列报道，跟随院士视角洞察科技革命趋势，感受创新脉动。本期，中国科学院院士、南京大学常务副校长郑海荣深入脑机接口产业前沿，解析“小接口”背后的“大学问”与新成果。

——编者

脑机接口（BCI）作为连接人脑与外部设备的新型人机交互技术，已成为全球科技竞争的战略高地。该技术旨在构建大脑与机器间的直接信息通路，实现神经信号的读取、解码与写入，从而推动碳基生物智慧与硅基人工智能的深度融合。

目前，全球脑机接口正处于从实验室研发向规模化应用过渡的关键期。尽管侵入式技术已取得阶段性成果，但生物相容性、长期安全性等瓶颈尚未完全突破。多年来，我与团队深耕无创脑成像与神经调控领域，致力于攻克无创超声脑机接口的多项技术难题，探索出一条非侵入式脑机接口的发展新路。

多元路线并存，挑战各有侧重

当前，脑机接口主要存在侵入式、半侵入式和非侵入式三条技术路线，其技术形态各异，面临的挑战也各不相同。

• 侵入式技术：通过外科手术将微型电极植入大脑皮层。虽然神经元信号采集精度最高，但短板明显：植入电极易引发免疫排斥，长期使用存在信号衰减、器件失效风险。此外，手术具有侵入性，且仅能采集局部脑区信号，难以实现全脑探测。
• 半侵入式技术：将电极置于大脑皮层表面，试图在信号质量与安全性间寻求平衡，但仍无法完全规避颅内植入带来的潜在风险。
• 非侵入式技术：依托穿戴设备从头皮采集脑信号，具备无创、安全、易普及等优势，但研发壁垒极高。颅骨与头皮会大幅衰减和干扰神经电信号，导致原始数据噪声巨大。如何在复杂环境下实现神经信号的稳定采集与高精度解码，是全球科研人员共同面临的难题。

纵观全产业链，我国脑机接口产业发展仍面临多重挑战：全脑信息定向写入技术亟待突破；适配行业需求的低功耗专用神经芯片供给不足，通用芯片难以兼顾低功耗、高算力与多通道实时处理；脑机接口触及人类思维与隐私边界，配套的伦理规范、行业标准与监管体系亟须同步完善。

探索无创入脑，拓展医疗应用边界

面对挑战，我们团队选择了一条创新路径——无创超声神经调控原创技术路线。不同于传统电极植入，该技术利用超声、光、电磁等多元物理场，在不破坏人体天然生理屏障的前提下，实现全脑神经信息的双向读写。

攻克穿颅难题，实现精准调控

让超声波“穿透”颅骨并精准作用于颅内深部脑区，是首要难关。超声波在穿颅过程中易发生折射和能量损耗。为此，团队通过复杂介质声场理论建模、仿真计算与对照实验，逐一破解穿颅传播、能量聚焦、安全调控等科学问题，从原理层面确证了无创超声神经调控的可行性。

突破硬件垄断，打造“大脑GPS”

无创超声脑机接口的核心硬件是高密度相控阵换能器。此前，该器件长期被国外垄断。团队通过深耕底层压电材料研发与精密加工工艺，实现全链条自主攻关与国产化替代。自研换能器在电声转换效率、穿颅能力、聚焦精度等指标上表现优异。

依托此硬件，团队成功研发万通道级智能神经调控系统，融合声场校正算法与多模态影像导航技术，构建了类似“大脑GPS”的高精度定位体系。该系统可将超声能量精准汇聚至颅内10厘米深度的毫米级靶点，既解决了传统电磁刺激作用范围弥散、深度不足的问题，又消除了植入式技术的创伤隐患。

提出“神经打印机”，重塑神经功能

在此基础上，团队提出“神经打印机”前沿概念，利用多物理场调控大脑内纳米级离子通道，实现外部信息向大脑的定向“写入”。目前，该技术已在动物实验中实现特定记忆和行为的可控调节，为难治性脑疾病干预和人体神经功能重塑提供了新手段。

临床验证显著，展现巨大价值

系统性临床研究显示，无创超声调控能有效降低难治性癫痫的发作频率与强度，显著改善重度抑郁症患者的情绪与睡眠。尤为值得关注的是，在10余例长期意识障碍患者的临床干预中，半数以上患者成功苏醒，部分患者逐步恢复语言表达、自主进食等生活能力，充分展现了该技术在重大脑疾病诊疗与康复领域的巨大潜力。

2025年，南京大学脑机接口研究院正式建成，聚焦量子测量器件、神经成像、脑信息解码三大方向，旨在推动技术从单一医疗场景向多领域拓展，为无创脑机接口发展提供坚实的人才支撑。

推动碳硅交融，描绘产业未来蓝图

如今，我国脑机接口产业的发展路径日益清晰。结合技术演进与应用落地节奏，我们制定了分阶段发展预期：

1. 短期（1—2年）：优先释放医疗领域价值。推进脑机接口医学测试与临床落地，加速脑机接口医学大模型、运动及语言功能重建技术的规模化应用。
2. 中期（2—5年）：全面拓展技术边界。集中攻克无创光声电磁脑神经功能成像、人工视觉/听觉/触觉等感知功能修复技术；推动无创脑机接口在自动驾驶、具身智能、智能制造、全民健康管理等场景的研发与应用。
3. 中长期（5年以上）：探索脑机融合、脑际通信等新形态。重点突破脑神经信息成像读取、智能模型翻译重建、神经信息定向写入等前沿技术，推动脑机接口向大规模普及、全场景覆盖、消费级落地、轻量化可穿戴方向迈进。

应用场景展望

当前，医疗康复是脑机接口最成熟的落地场景。未来，应用场景将更加丰富：
* 航空航天与高危作业：利用意念辅助操控，提升作业效率与安全性。
* 工业领域：开展脑控机械臂、无人机、人形机器人应用，实现人脑与具身智能的高效协同。
* 消费电子：融合穿戴设备的轻量化脑机产品，有望颠覆传统人机交互模式，催生新兴消费业态。

从技术枢纽到产业引擎

从科技变革维度看，脑机接口是联通碳基生物智慧与硅基人工智能的关键枢纽。人工智能的发展将依次经历数据智能、物理智能、生物智能等阶段。硅基智能擅长逻辑运算与数据处理，却难以复刻人类大脑的创造力、感知力与自主意识。脑机接口搭建起人脑与机器间的双向高速信息通道，推动碳基智慧与硅基算力深度交融，是人工智能突破现有瓶颈、迈向更高阶形态的重要抓手。

脑机接口不仅是新一轮科技革命与产业变革的颠覆性技术，更是我国布局未来产业、迈向人机共生的重要依托。相信通过多方协同发力，我国脑机接口技术将持续突破、加快落地。从实验室的技术探索，到病房里的生命守护，再到全场景的人机协同，无创脑机接口将以安全、精准、普惠赋能，助力开启人机共生、智慧相融的新未来。

（作者郑海荣为中国科学院院士、南京大学常务副校长，人民日报记者姚雪青采访整理）

《人民日报》（2026年07月04日第06版）

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