脑机接口方案能否成为人形机器人控制的新解法

当下人形机器人与具身智能的方案没有对与错,只有更优解。随着人工智能与机器人技术的快速革新,全球更多企业正在不同技术路线中反复试错,试图跑出一条机器人现实落地更为高效的路径。尤其在数据采集以及具身操作端,各家企业的方案仍在持续更迭中。脑机接口作为一种机器人中的全新人机交换控制方式,被认为是新时代的机器人控制以及数据采集新解法,被不少人誉为“人形机器人觉醒”的关键技术。
          
有机构指出,脑机接口还有望推动人形机器人技术成熟,脑控机器人是人工对机器人进行的控制,而对于用于生产生活中的机器人,需要实现高度的自动化,此时人脑在作业任务中产生的脑电信号可作为训练机器人自动执行任务时宝贵的数据资产。目前,人形机器人在运动控制方面的控制技术还不算成熟,当前主要通过力学模型和自动驾驶算法实现运动控制。人类最擅长控制人形躯体,因此脑电信号对于帮助机器人学习如何像人一样运动具有重要的参考价值。在当前大模型技术、多模态学习、跨模态迁移技术的支持下,脑电信号有望作为一种模态用于机器人的学习当中。
              

我国政策对于脑机接口与人形机器人的融合指出了方向。《人形机器人创新发展指导意见》中就提到,要构建完善人形机器人制造业技术创新体系,支持龙头企业牵头联合产学研用组成创新联合体,加快人形机器人与元宇宙、脑机接口等前沿技术融合,探索跨学科、跨领域的创新模式。
          
2025年开年,政策就对于脑机接口与机器人继续提出了指导性的建议。1月7日,中共中央、国务院发布关于深化养老服务改革发展的意见,意见提出,要加快养老科技和信息化发展应用,研究设立养老服务相关国家科技重大项目,重点推动人形机器人、脑机接口、人工智能等技术产品研发应用。
          
1月10日,上海正式印发《上海市脑机接口未来产业培育行动方案(2025—2030年)》,该方案以医疗级场景为核心,以战略产品为导向,重点推进侵入式、半侵入式脑机接口技术与产品的落地应用,方案提到将基于上海人工智能、机器人等产业基础,协同开展脑控康复用人形机器人/外骨骼、机械臂、义肢假体等外围设备研发。
          
1月8日,北京出台《加快北京市脑机接口创新发展行动方案(2025—2030年)》,提出要带动脑控机器人、外骨骼、智能辅具等重要配套装备发展,推动脑机接口系统向高集成、低功耗、便携式、一体化方向迈进,提高脑机接口系统整体集成度和效能。推动脑机接口技术与大模型技术、具身智能技术、智能传感技术进行交叉融合创新,提高人、机、物多元交互的灵活性、泛化性和安全性。   


人形机器人+脑机接口
          
脑机接口的研究自20世纪70年代开始,经过近五十年的深耕,主要分为侵入式脑机接口与非侵入式脑机接口两条路线。由于技术成熟度和安全性等优势,非侵入式脑机接口是全球主流研究方向,已有较成熟的试用和应用案例,在全球养老助残等领域取得了非常积极的成效,也建立了严谨的准入标准,被不少人认为有望走出全新的技术路线。因为人类最擅长控制人形躯体,因此脑电信号对于帮助人形机器人学习如何像人一样运动具有重要的参考价值。
          
在当前大模型技术、多模态学习、跨模态迁移技术的支持下,脑电信号有望作为一种模态用于机器人及灵巧手等产品当中。例如随着特斯拉人形机器人团队不久前22自由度灵巧手亮相,近日马斯克旗下脑机接口公司Nerualink公布一个重磅消息,宣布批准并启动一项新的可行性试验,尝试将使用N1植入物的BCI控制扩展到研究性辅助机械臂。这或许意味着未来人们可以用BCI脑机控制植入Optimus的手实现各自任务执行。   
          
脑机接口控制机器人仿生灵巧手等肢体并非天方夜谭。作为一项革命性的人机交互技术,脑机接口本质上是直接连接大脑与外部设备,绕过传统神经肌肉路径。由于大脑和意识的物理本质是电活动,通过利用大脑的电活动,该技术可以捕捉脑信号并转化为电信号,以实现机电信号传递和控制。


机器人大讲堂注意到,此前在学界已经出现将脑控机器人用于运动康复和操控通用机器人作业的研究。例如斯坦福大学吴佳俊和李飞飞团队提出的通用型的智能BRI系统“NOIR”,就在尝试将人类脑电图信号解码为机器人技能库,借此让机器人完成了烹饪寿喜烧、熨衣服、玩井字游戏、抚摸机器狗等多达20种日常活动。
          
运动康复是脑控机器人需求最明确的场景之一,因其可以为瘫痪患者或残障人士带来希望。例如2023年10月,首都医科大学宣武医院赵国光教授团队、清华大学医学院洪波教授团队,共同完成了无线微创植入脑机接口NEO首例临床植入试验,让一位因车祸造成脊髓损伤、四肢瘫痪长达14年的患者在术后进行3个月的康复训练后,通过脑电活动控制机器人气动灵巧手,完成了自主喝水等日常活动,其抓握准确率超过90%。在2024年9月,中山三院利用研发的脑控外骨骼机器人,也成功帮助脊髓损伤而瘫痪的患者迈出了向前行走的步伐。当患者穿戴上设备,看着屏幕上的动画可以通过思考“如何走路”,便能驱动肢体作出相应的动作。 
   

早些时间,马斯克和Neuralink团队在一场公开会议提到,Optimus的手臂或腿可接入失去手腿的人的身上,并通过植入Neuralink的BCI来控制。在2024年8月,首位接受Neuralink脑机接口植入的人类患者Noland Arbaugh在接受采访时表示,他可能将在研究期间使用Neuralink控制Optimus人形机器人,希望能够在未来几个月或一年内实现。而更早之前,该患者已经成功通过意念就能操控鼠标打游戏。由于Neuralink与Optimus两家企业BOSS都是马斯克,这也使得该言论多了几分可靠性,也使得2025年脑机接口与人形机器人的融合更加值得期待。
          
脑机接口头部企业一览
          
在中国已注册的脑机接口临床试验中,约有65%属于早期探索研究和预试验阶段,进入更高阶段的研究(例如1期、2期临床试验)相对较少,产业化成功的更是少之又少。机构预计,全球脑机接口医疗应用市场规模有望在2030年达到400亿美元,2040年达到1450亿美元。在此背景下,不少上市公司加码布局脑机接口领域,加大研发投入力度,提升脑机接口技术水平,推动产业加快发展,未来有望与人形机器人产业实现更好融合。   
          
汉威科技
          
公司成立于1998年9月11日,是一家以从事制造业为主的企业。公司旗下苏州能斯达研发的新型脑机接口微纳传感器,集成类皮肤柔性传感技术和纳米材料技术,通过非侵入式的方式进行类脑交互。同时汉威科技在柔性传感器方面有一定的技术积累和产品布局,通过纳米材料的运用,增强了传感器的灵敏度和响应速度,提高了脑机交互的精准度,这使得苏州能斯达的柔性传感器产品可广泛应用于具身智能领域,包括人形机器人,其多模态柔性微纳传感技术还使得传感器更加贴合人体,提高了佩戴的舒适度和信号传输的稳定性,也可以集成于智能可穿戴产品中,如手套、眼镜、鞋服等,未来有望与人形机器人实现融合。


三博脑科
              
公司的主要业务是临床医疗服务的神经专科医疗,主要诊疗类型包含神经外科、神经介入、神经内科、神经肿瘤化疗、神经肿瘤放疗、神经重症等,脑机接口技术在神经医学方面的临床诊疗及神经康复领域均有较大的应用前景,三博脑科作为“医教研”一体化的学院型医疗机构,始终关注脑机接口技术在医疗领域的应用和发展,也参与临床应用的基础应用和探索。不久前与清华大学(生物医学工程学院)共同成立了脑机精准医学联合研究中心,旨在聚焦脑机精准医学技术创新与临床转化,推动脑疾病大数据建模与计算、精准诊疗新技术等前沿研究。目前已将脑机接口相关技术应用于癫痫和帕金森病等功能神经疾病的诊治。
          
中科信息
          
公司由创立于1958年的中国科学院成都计算机应用研究所整体转制而来,中科信息引入医疗脑机接口技术用于麻醉与康复,利用引进的脑机接口设备采集患者疼痛反应数据,传输到公司自主研发的医疗产品中,以提升产品的分析精准度和治疗效果。在脑科学研究方面,公司2022年获成都市批准成立“脑认知与智慧医疗创新应用实验室”,主要开展人工智能关键技术、医工交叉关键技术研究,搭建技术研发平台、业务研发平台、移动应用研发平台,研发麻醉智能辅助维持系统升级产品、医疗设备物联网系列化产品、区域智慧医康养一体化平台升级产品、医疗康复升级产品等系列产品。 
   

岩山科技
          
公司创立于2005年,坐落于上海张江高科技园区,岩山科技于2023年8月成立了子公司上海岩思类脑人工智能研究院有限公司,致力于开展大脑内部状态解析、非器质性重大脑疾病的诊断和干预等前沿领域的研究,通过群体神经信号分析建模、脑电大数据和神经大模型等研究方法,将大脑动态网络实时精准解码作为核心突破方向展开系统性研究,并拓展其在脑疾病、人机交互等领域的广泛应用。岩思类脑研究院聚焦脑电大模型研发,跳过电极与芯片等硬件开发,前瞻性布局适配非侵入式与侵入式脑电信号的海量数据处理。通过预训练脑电大模型,研究院旨在捕捉脑电信号变化规律,将压缩提取的本征特征用于下游任务,实现大脑意图的精准转译,从而赋能实时、高效的人机交互系统。目前岩思类脑研究院已经开始尝试进行脑电大模型的预训练,公司已经完成了部分基于脑电闭环实时调控技术的商业化产品的原理测试,并正在进行工程验证测试。这项技术预计将在2025年发布,标志着岩山科技在脑机接口领域的持续探索和创新。
                   
诚益通
          
公司成立于2003年,2015年在深交所创业板上市,是国内领先的生物制药智能制造与康复医疗设备综合解决方案提供商。总部位于北京市中关村大兴生物医药产业基地,在北京、江苏盐城、广东广州设有三大生产基地。诚益通公司在脑机接口业务方向布局主要分为非侵入式和侵入式。在非侵入式方面,公司主要致力于将脑机接口技术与龙之杰现有康复产品进行融合,实现现有康复产品的功能升级。2024年7月10日,公司完成了3款样机的发布,并计划后续推进产品取证。同时,公司也在积极推进知识产权申报以及联合课题申报。在侵入式方面,目前正在积极推进公司三级子公司北京脑连科技有限公司与大兴医药基地管委会联合成立“脑机接口植入式生物实验室”项目落地,实验室以植入式脑机接口技术探索为目标,致力于构建高效的研发与转化平台。
          
东方中科
          
公司是东方科仪控股集团有限公司成员企业,成立于中关村科技园区,2016年在深交所上市。作为国内领先的测试技术科技服务公司和数字安全保密综合服务商,公司以战略性新兴产业测试应用为核心发展方向,紧密结合高技术产业的进步,不断拓展硬科技领域与应用前沿。通过内生增长与投资并购,东方中科持续扩大业务规模,优化服务体系,秉承“科技无限、服务创新”的使命,致力于成为行业领先的技术与服务提供商。东方中科与灵汐科技合作,基于其自主知识产权的类脑芯片和模组,面向各行业客户的各类边缘计算应用场景,提供全国产化的AI设计方案,以及类脑智能感知平台和开发者套件产品。此外,东方中科控股子公司北汇信息为中国一汽“脑机接口测试技术采购”项目成交供应商,后续将完成合同签订及相关项目交付工作。
   

翔宇医疗
          
翔宇医疗2021年在科创板上市,是一家致力于康复医疗器械研发、生产、销售和服务为一体的国家高新技术企业,公司能为客户提供全领域康复医疗器械产品,已形成20大系列、600多种自有产品的丰富产品结构。翔宇医疗在脑机接口方面的布局以精神及心理、运动想象、主动训练等方向为主,多款产品已进入注册程序。精神心理类产品最快今年达到可售条件,运动训练类明年会有产品取得注册证,脑电采集装置预计2025年上半年会取得注册证。公司目前还是脑机接口产业联盟会员单位,与天津大学等共同完成的“高性能非侵入式脑机接口编解码关键技术体系”项目荣获天津市技术发明奖一等奖。
          
创新医疗
          
公司于2017年在深交所上市,目前拥有建华医院、康华医院、福恬医院和明珠医院四家医疗机构,创新医疗参股40%脑机接口技术公司杭州博灵医疗,博灵脑机进入工程样机研发阶段,患者测试稳步推进。博灵医疗的首款技术产品主要帮助偏瘫患者实现对残疾肢体自主控制,第一代原理样机已经试制完成,已进入工程样机的研发阶段。根据公司公告披露,2022年下半年到2023年上半年,博灵脑机现有原理样机在随机测试中,22位偏瘫患者中有5位患者达到了预期的测试效果;2023年下半年以来,博灵脑机在杭州的部分公立三甲医院和专业康复医院进行非正式的原理样机测试,并邀请部分志愿者上门测试,约一半左右的患者达到了预期的测试效果。   
          

(文:机器人大讲堂)

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