世界人工智能大会｜脑机接口专家陶虎：大模型赋能，脑机可望开启“大脑元宇宙”？

融合“电脑”与人脑、BT（生命科学）与IT（信息科技），类脑智能就处在这样一个充满魅力的交叉点上。今年世界人工智能大会将类脑智能以及脑机接口设为重点探讨的十大前沿方向之一。在此背景下，记者专访了国内脑机接口研究的领军人物，中国科学院上海微系统与信息技术研究所副所长、脑虎科技创始人兼首席科学家陶虎，请他对这一领域的最新成果进行解读，对其未来发展作展望。

一流团队瞄准超级脑力

某种程度上，人工智能就是模仿人类最强大的器官——大脑，而脑机接口则是借助IT技术，与大脑进行信息交互的重要手段。通过脑机接口，我们可以让计算机了解大脑是如何工作的，而后去模拟其思维方式。

科学技术部发布的“中国脑计划”重大专项，总体架构被定为“一体两翼”。“一体”就是“认识脑”即推进前沿脑科学研究，“两翼”则是“保护脑”“模拟脑”，前者聚焦重大脑疾病诊治，后者则融合脑机接口与类脑智能相关研究。

作为“中国脑计划”模拟脑领域责任专家，陶虎已率团队跻身国际脑机接口的第一梯队。依托中国科学院上海微系统与信息技术研究所高水平的底层技术平台，他们形成了脑机接口核心器件、芯片的自主研发和制造能力。同时，还推出独具特色的基于蚕丝蛋白的柔性脑机接口技术，相较其他团队的植入式方案，该柔性技术无论在手术本身的创伤，还是植入以后长期在体的安全性、稳定性上都更具优势。

陶虎告诉记者，大脑就像一台超级计算机，一方面功能强大，拥有800多亿个神经元，每一个都能与周边成百上千的神经元进行物质和信息交互，形成强大网络；另一方面，这台“超算”能耗极低，平均不到30瓦，而按照冯·诺依曼架构设计的顶级超算，虽然算力极强，但电力消耗却抵得上几万户家庭。

要让电脑具备人脑的能力和“性能功耗比”，目前有两条可能的路径：一是通过类脑研究，开发类脑芯片、类脑计算架构，模拟大脑运行；二是借助脑机接口与人脑交互，跳过五官、四肢，直接利用大脑的核心能力。

脑机接口赋能AI大模型

当前，由陶虎创立的脑虎科技已搭建了一个包括物理学、化学、生物学、机器人技术、材料科学、临床医学等在内的多学科交叉团队，而且团队从一开始就紧扣临床需求开展工作。过去一年，他们针对一些脑疾病开展临床试验，并取得积极进展。本次世界人工智能大会上，他们将在“脑机智能与数字生命”主题论坛上发布并解读脑机接口技术阶段性的科研成果。

同时，对于生成式人工智能（AIGC），陶虎也是高度关注。他认为，由ChatGPT所引发的AIGC热潮可能是人工智能领域多年来最重要的技术进展，这让很多人都看到AI大模型可以在某些领域表现出接近人脑的能力，甚至有时比人更出色。这一突破，为脑机接口进一步迭代提供了重要契机。

陶虎表示，算力、算法和数据是推动AI发展的三大要素，其中最关键的可能是数据。通过脑机接口，未来他们团队或许有机会把采集到的大量高质量、标准化大脑信号输入给AI，从而推动开发“脑机接口大模型”。这个大模型不仅能模仿人的智能，更可以模仿心灵。假如“脑机接口大模型”可以学习某些精神异常人群的脑活动特征，然后叠加上艺术类AI大模型对梵高作品的理解，那么，AI对梵高的模拟完全有机会触及更本质层面，从而创作出更神似梵高风格的画作。

再进一步，假如这样的AIGC大模型能不断演进，变得更强大、更成熟，那就有机会开发出所谓“大脑元宇宙”。陶虎认为，当进入这样一种“赛博空间”后，人们不仅可以在物理层面与虚拟场景互动，更可以和其他角色在意念层面进行交流，从而营造出远比一般元宇宙更深刻的沉浸感。

未来一年脑病治疗或迎突破

当前，脑机接口研究已进入临床阶段，并有望带来实质性改变。陶虎透露，包括他在内，国际上有多个脑机接口团队都将关注重点放在重大脑疾病治疗上。未来一年，脑机接口很有希望在渐冻症辅助治疗方面获得临床的功能性验证。

渐冻症是一种因为运动神经元快速凋亡导致人不断失去语言和肢体功能的疾病。在借助脑机接口读取病人的大脑信号后，研究者可以在3个层面对治疗带来帮助。据陶虎介绍，第一步是通过脑机接口，让病人能用意念操控机械臂，重塑部分运动功能，或是借助计算机语音合成技术，重获语言表达能力。第二步，脑机接口或许能帮助医生发现神经元凋亡的规律，从而加速相关药物和疗法的开发。第三步，也是最高阶段，人们或许有机会用脑机接口激活和调控大脑中冗余的“备份神经元”，让它们取代那些凋亡的神经元，使病人恢复健康。陶虎认为，这“三步走”的过程有望在未来8至10年完成。

除了面向临床需求，让病人变成正常人外，脑机接口更广阔的应用场景也许是为普通人赋能——用陶虎的话说，就是要让正常人变成“超人”。他表示，人的五官和四肢，其实并没有充分利用大脑的潜力。未来，我们应该有机会让脑机接口，与那些比人体器官更强大的传感器、执行器相连，从而让人获得超级视觉、超级听觉，以及超级体能。这样，脑机接口就会变成一个强大的赋能平台，“我希望在未来15至30年内，这一幕能变成现实。”

作者：张懿

编辑：商慧

责任编辑：唐玮婕

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