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发布日期:2025-07-15 08:40 点击次数:118
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转自:不雅网财经
2024年12月,中国在脑机接口领域取得了一个里程碑式的进展。上海脑虎科技与复旦大学从属华山病院神经外科吴劲松教授团队互助,奏效完成了国内首例高通量植入式柔性脑机接话柄时合成汉语的临床试验,辞寰球上初次完结了脑机接口的汉语实时编解码。一位43岁语言区占位肿瘤癫痫患者经过手术,植入了一个由国内团队自主研发的256导高通量脑机接口电极。术后一周内,经过顺应地培训,这名患者还是能够以71%的准确率解码142个常用的汉语音节,单字解码的时刻延伸箝制在100毫秒以内。在2025新年开端,这名患者还是能在上海华山病院奏效地宅心念发送“2025新年雀跃”的信息。
脑机接口本领不仅不错匡助那些失去语言、领会才略的东谈主重获重生,更有望给东谈主机交互体式带来难以臆测的改进性变革,成为东谈主类和AI之间的最好交流形势。因此,以马斯克为代表的好意思国科技界东谈主士对脑机接口倾注了极大存眷,以典型的“高风险+高插足+长周期”好意思国科技创新模式追求极致的交互效果。中国干系企业却与之存在赫然各异,呈现出显然的市集导向,从相对浅薄的非侵入式、半侵入式本领着手。不错说,在脑机接口的竞争中,中好意思企业又一次体现出了各自的传统格调,两者孰优孰劣,就有待时刻查考了。
开启“交互改进”?
2016年,科技企业家埃隆·马斯克与另外八位蚁集首创东谈主共同建立了专注于脑机接口本领研发的Neuralink公司。手脚在全球科技界颇有影响力的企业家,马斯克的入局为“脑机接口”这一本领带来了泼天的流量和关注度,也让大宗风险成本关注到了这一领域,行业内运转出现了大宗投融资,一个新兴的产业生态系统运转徐徐成形,大宗干系的创业公司也如星罗云布般露出,试图在这片蓝海平分得一杯羹。
但要严格提及来,“脑机接口”自身并不是新世纪的产物。
早在1973年,就还是有科学家发挥建议了“脑机接口”的见识,况且还是作念了很多对于大脑信号解读及应用的斟酌。用最浅薄的话来说, 脑机接口是一种“双向”的开发,它不错在大脑和外部开发之间开发通信旅途,通过读取大脑产生的电活动、磁活动或血液流动变化等信号,并把这些生物信号解码成不错被规画机或其他电子开发相接的电信号,从而完结对其他开发的箝制。
通过解码大脑的生物信号,大夫不错监测患者潜在的疾病,匡助瘫痪的患者箝制假肢或轮椅,改善生涯质料,让有领会进击的东谈主仅凭念念维就不错完成打字、浏览网页等活动,或者结合VR、AR本领,创造出更千里浸的体验。
脑机接口并不仅限于输出功能,它还不错招揽来自外部开发的景象更新或环境感知数据,并谐和为顺应的电刺激,作用于特定的大脑区域或周围神经系统,从而模拟触觉或领会感等感官体验,比如把外界的光信号、声信号滚动成电信号,刺激相应的大脑皮层,匡助失明和失聪的病东谈主重获视觉或听力。此外,脑机接口在改善领略才略和神气健康方面也展现了后劲,包括强化追究力和防范力,以及经管心扉进击,致使成为抵挡帕金森病、癫痫乃至抑郁症等神经精神疾病的有劲器用。
这些是脑机接口本领最直不雅能为东谈主类社会带来的便利,但还有的东谈主对这门本领远景的联想愈加“乐不雅”,比如马斯克。在马斯克等畴昔目的者看来,脑机接口将不仅是改善生涯质料的技巧,更是推动东谈主类进化的重要器用,是开启下一代东谈主机互动改进的重要。
跟着机器东谈主本领和东谈主工智能的迅猛发展,咱们还是创造了复杂且智能的机器,它们能够自我学习并完成多样任务。然则,东谈主类与这些高档机器之间的交互界面却未能跟上门径,成为戒指分娩力和科技进一步发展的瓶颈。
在工业时期,复杂的机械操作需要经过大宗的培训才能掌执,比如飞机或高铁驾驶员、熟练工程师的培养,不仅耗时且成本不菲。到了信息时期,尽管咱们所领有的手机和电脑,性能还是越来越刚劲,但咱们与这些开发的主要交互形势——鼠标、键盘、触摸屏以及语音输入——却并未发生根人道变革,这使得东谈主机交互效力依旧低下。
即使是面对当下最新的大语言模子(LLM),咱们也照旧需要通过打字或语音输入,来构建灵验的领导词(Prompt),告诉ChatGPT、豆包或者Kimi它们需要何如作念,这一过程相通需要大宗的学习和实践,戒指了效力的进一步提高。
在马斯克看来,刻下科学本领的发展和过期交互形势之间的矛盾还是十分赫然,成了防碍东谈主类社会效力进一步提高的重要问题。为了驾御更复杂的器用,东谈主类需要给与培训的时刻还是越来越长,以前高中毕业就能胜任的责任,当今本科毕业都不一定作念得了,而这又反过来,防碍了东谈主类社会开发出更复杂的机械,以及更高档的东谈主工智能。加快脑机接口本领的研发,无意是惩处这一矛盾的重要。通过平直开发大脑与机器之间的结合,有可能冲突传统输入形势的局限,促进更高效、更平直的东谈主机交流,进而大幅提高责任效力,开启全新的责任和生涯形势。
尽管脑机接口本领承载着很多畴昔目的者的构想,但现实却是,刻下的脑机接口本领仍处于十分早期的阶段,况且在本领和伦理上濒临着诸多挑战。
按照信息流动的地点,脑机接口不错分为将大脑信号发送出去以箝制外部开发的输出式,以及给与外部信息并将其传入大脑的输入式。而凭证植入形势的不同,脑机接口又不错分为侵入式、半侵入式和非侵入式三种。
侵入式脑机接口(Invasive BCI)通过手术,把传感器植入进大脑里面,从而获取最知道的大脑信号。半侵入式脑机接口(Partially Invasive BCI)安置于头骨之下,但不进入大脑组织,在提供相对较好信号质料的同期,风险也较低。东谈主工耳蜗即是一种应用十分世俗的半侵入式脑机接口,大夫通过外科手术,把电极阵列植入患者的耳蜗里,代替受损的听觉结构责任。当声波被捕捉后,东谈主工耳蜗会将其滚动成电信号,刺激耳蜗神经,使大脑招揽到听觉信息,最终使听力耗损者重新获取凝听寰球的才略。
非侵入式的脑机接口只需要戴在头上,使用起来最为安全,但招揽到的信号强度不如前两者,至极依赖现今的算法来完结存效的信号判辨。传统的非侵入式脑机接口开发都比较重,不顺应永恒佩带,而且还需要在东谈主的头皮上涂上导电胶,或是盐水溶液来进行信号耦合,不仅涂起来至极艰苦,用罢了之后洗沐也很难洗掉。
一种传统的非侵入式脑机接口开发
不论侵入式还曲直侵入式脑机接口的本领道路,它们最终要完结的方针是一样的,都是读取息争码大脑的信号,在两种道路上都有不少团队在进行斟酌。之是以会有区别,主淌若读取大脑信号的效力不同。
一个完好的脑机接口系统中,通常包含了脑信号网罗、信号预处理与解码分析、箝制接口、外部开发与神经反馈(生物反馈)几个重要要领,脑信号的网罗和分析是其中最重要的要领。大脑中的神经元放电通常以毫伏级致使微伏级信号存在,不同脑区、不同类型的神经元的突触也有不同的放电模式,互相之间存在大宗串扰和关联,想要“读”出这些细小的信号,需要极高的贤慧度和抗烦躁才略强的电极,对硬件工艺的要求极高。
把东谈主的大脑比作会议室,侵入式脑机接口就好比是在会议室里面放了个窃听器,你不错很了了地听到谁在讲话,说了哪些内容,但被发现的“风险”也最大。半侵入式就好比是在窗户或墙上打了个孔偷听,被发现的风险变小了,但也能简略了了里面的东谈主在探求什么话题。非侵入式就相当于在隔邻的房间里听,虽然被发现的风险最小,但除非会议室里的东谈主在吵架或者讲话声极度大,不然很从邡了了具体在讲什么内容。
好意思国:硬核攻关、审慎落地
以马斯克Neuralink、Synchron为代表的泰西科技企业,在侵入式和半侵入式的本领道路上插足的资源最多。侵入式脑机接口虽然风险大,但并不存在什么“战略性”的费劲,好意思国FDA对这一类本领有着比较知道的审批旅途,侵入式脑机接口也更容易获取临床试验资源,况且在硅谷和华尔街也不缺大型风投、政府和行业巨头的注资(比如马斯克的个东谈主资金、顶级VC等)。而一朝在康复医疗、假肢箝制等领域取得突破,就不错酿成中枢专利和临床表率,领有极高的本领壁垒和市集价值,是好意思国科技界比较熟悉的“高风险+高插足+长周期”的发展模式。
2019年,Neuralink运转在动物上进行脑机接口开发的测试。2021年,Neuralink把一块芯片植入到了山公的大脑里,并奏效让山公通过“意念”玩上了浅薄的电子游戏。侵入式脑机接口的污点是作陪较高的医疗风险,是以在进行大规模的东谈主体试验前,还需要先在山公等灵长类动物的身上作念试验,积贮造就纠原来领以解说其安全性。
Neuralink展示的山公用脑机接口玩游戏的视频
但在山公上进行试验存在局限性,因为山公不会讲话,无法知道地抒发我方的想法,即使脑机接口开发捕捉到了脑电波信号,团队也无法准确地定位这个信号对应的是什么功能,最终照旧需要在东谈主身上进行大规模的临床测试。为了裁减风险,Neuralink研发了超薄的柔性电极,以减少对脑组织的毁伤和手术后的炎症响应,这个“电极”其实是一条比头发丝还要细的线,肉眼很难分裂,需要在显微镜或高倍镜头下才能知道地看到。而每个“丝线”上又嘱咐了多个金属通谈,从而完结高密度的数据网罗或刺激。
Neuralink团队的“丝线”
这个电极自身曲直常“脆弱”的,一般的大夫很难完成这样高难度的植着手术。为了提高东谈主术的效力,Neuralink又研发了一台高精度的植着手术机器东谈主,行使显微外科本领在遁入血管的同期,把电极精确植入到特定的脑区,达到相对微创的手术效果。在2023年,Neuralink获取了好意思国FDA的部分临床许可(金麒麟分析师),被允许招募东谈主类志愿者进行临床斟酌和测试。
Neuralink的手术机器东谈主
而另一家好意思国企业Synchron走的则是半侵入式道路,通过把一个带有微电极的“支架”(Stent)经由血管导管送入脑血管领会皮层阁下的静脉中,电极贴附于血管壁,以网罗或刺激附进皮层的神经信号。比拟于传统的开颅手术,使用这种血管内植入的形势创口更小,手术风险也相对更低,同期也能网罗到比纯正非侵入式更讲求的信号。
Synchron的脑机接口“支架”
Synchron从2022年运转进入临床试验,让患者通过脑机接口箝制iPhone、iPad等挪动开发。2024年7月,Synchron通告其脑机接口本领奏效完结了与Apple Vision Pro头显开发的结合,让患者不错平直宅心念驾御Vision Pro,10月份Synchron官宣了和苹果公司的互助,旨在匡助瘫痪患者重新获取对日常开发的箝制才略。
好意思国在侵入式脑机接口上插足更早,Neuralink、Blackock Neurotech、Synchron等公司都深耕大脑皮层或血管内植入本领,以获取更高精度、更高带宽的神经信号,同期凭借着好意思国自身在芯片筹商制造、材料科学和电子工程领域的本领积贮,开发出了很多高集成度、低功耗的芯片,在一些中枢零部件上具有上风。
举个例子,Neuralink在客岁进行的临床试验中,使用的脑机接口开发包含了1024个电极。而在同庚5月,Neuralink的另一家竞争敌手Precision Neuroscience通告其给与不同的本领旅途,奏效在东谈主脑上摈弃了4096个电极,况且冲突了客岁2048个电极的最高记载。对于脑机接口本领来说,更多的电极数目通常意味着更高的“分裂率”,能记录或刺激更多的神经元群体,从而带来解码精度或复杂性的提高。这些更高效、更精密的中枢零部件开发,亦然好意思国脑机接口干系科技企业的中枢竞争力所在。
中国:规模化拓展、尝试前沿
在马斯克创立Neuralink之前,国表里就还是有很多与脑机接口干系的科技企业和斟酌团队了。和好意思国比拟,中国团队更多是以更安全的非侵入式道路为主,况且会愈加留心将脑机接口本领与健康经管、栽培锻真金不怕火等推行的应用场景相结合。
建立于2015年的BrainCo强脑科技是这一领域的杰出人物之一,首创东谈主韩璧丞是哈佛大学脑科学中心博士。强脑科技曾经面向TO C和TO B市集,推出至极戴式舒压系统和智能安睡仪,用来匡助使用者进行正念冥想恰当,达到减弱身心的效果,监测就寝景象以改善就寝质料。
不外BrainCo曾经濒临公众对其本领伦理的质疑,在2019年的时候,浙江金华一所学校使用了公司的“智能头环”来监控学生上课时的防范力蚁合情况,此举激发了世俗的秘籍侵扰担忧。尽管脑电波监测手脚评估防范力的一种技巧具备科学依据,但这个事件也突显了脑机接口本领在发展过程中必须惩处的重要问题——怎么均衡本领创新与保护个东谈主秘籍之间的关系。在公论压力下,这个方式最终被叫停。行使脑电波来评估防范力蚁合进程确乎有其科学基础,但怎么均衡本领创新与个东谈主秘籍保护之间的关系,亦然通盘脑机接口产业必须直面的一个伦理挑战。
强脑科技的智能仿新手能检测佩带者的神经电和肌肉电信号,识别领会意图,并将其滚动为推行动作
侵入式和非侵入式的道路总的来说并莫得险阻之分。和侵入式的脑机接口比拟,非侵入式虽然获取到的大脑信号质料更差,但胜在能获取到的样本数目更多。从咫尺阶段来看,侵入式脑机接口需要作念手术,能拿到的患者样本太少,况且大部分的患者都是有相应疾病的东谈主,从这些患者身上获取到的数据,并不一定在健康的东谈主身上也适用。而非侵入式脑机接口不错作念更世俗的大样本实验,从上百、上千致使上万个普通东谈主身上读取脑电波数据,虽然获取到的信号质料不高,但如果样本量够多,结合当下的深度学习、机器学习等前沿本领,未必就弗成“大肆出遗迹”,完结存效的应用开发。
但正如浙江金华叫停课堂上的“防范力头环”一样,想要获取大宗的脑电波数据激动干系本领的研发,也会濒临和隐独权衡的争议。和很多创业公司一样,不少和脑机接口干系的企业,都在极力让这一本领找到具体的应用场景,但“拿着锤子找钉子”并不是一条容易走的路。
从本领旨趣上说,脑电图是评估就寝分期的黄金表率之一,戴在头上的脑电波头环不错平直检测和就寝干系的活动,捕捉不同就寝阶段特有的脑电模式,从而提供更为精确的就寝结构分析,其准确率能达到智能手环开发的一倍以上,但又有些许破费者放心为了这更高的准确率,而买一个智能头环呢?在电商平台上,干系的智能头环价钱基本都在一千以上,并不算低廉。想要让这些前沿本领买卖化落地,无意还需要找到更多能勾引破费者的“实用场景”。
虽然中国科研团队在昔日更多走的曲直侵入式脑机接口的本领道路,但在频年来,也有不少机构和团队在加大对侵入式、半侵入式脑机接口本领道路的研发力度,在国度层面也出台了相应的表随性文献。2024年1月,工信部等七个部门印发《对于推动畴昔产业创新发展的实施意见》,将脑机接口列为畴昔产业中的创新家具,要求制定专项战略文献,酿成完备的畴昔产业战略体系。2月份科技部发布《脑机接口斟酌伦理率领》与《东谈主—非东谈主动物嵌合体斟酌伦理率领》,为脑机接口斟酌提供表随性战略文献和规定的率领。跟着干系本领和科研基础设施的徐徐恰当,中国在侵入式和非侵入式的道路上也取得了不少进展,虽然举座水平与Neuralink、Synchron等好意思国科技企业比拟稍逊一些,但在某些特定应用场景下,也还是能展现出比较精好意思的效果。
据公开报谈,2024年Neuralink完成了两次东谈主体脑机接口芯片植着手术,首例患者患者诺兰·阿博(Noland Arbaugh)在给与手术一个月后,不错通过意念箝制电脑鼠标,玩在线游戏、下国外象棋,并在酬酢平台上发帖互动。但随后出现了问题,部分电极线零散,导致灵验电极数目减少,导致数据丢失并影响了传输效力,Neuralink通过修改算法,提高了对神经信号的明锐度,改善了信息解码本领,收复了开发的部分功能。
Neuralink通告完成首例脑机接口东谈主体植着手术
第二例患者阿利克斯(Alex)在给与手术后,还是不错使宅心念操作CAD软件,况且玩诸如《反恐精英2》等电子游戏。Neuralink通过优化手术经由,减少手术期间的大脑领会、减少植入物和大脑名义间的短处、增多植入深度,幸免了上一例部分电极线零散问题的发生。
而差未几是与Neuralink归并时期,国内也进行了屡次脑机接口的临床试验。2023年10月,清华大学与都门医科大学宣武病院互助,进行了全球首例无线微创脑机接口临床试验,匡助匡助了一位瘫痪长达14年的患者收复实施浅薄动作的才略。最近的一次是在2024年11月,由清华大学生物医学工程系教授洪波(金麒麟分析师)率领的团队与复旦大学从属华山病院联袂互助,将一个肖似硬币大小的体内机精确地植入患者颅骨外名义,并奏效网罗到了来荒诞脑嗅觉领会区域的神经信号。这位38岁的患者因为一场车祸导致瘫痪已有四年之久。术后第三天,他便能够在接济条目下离开病床并坐上轮椅;一个月后,这名患者更是能够通过我方的意念箝制手臂,完成诸如提起杯子喝水这样浅薄的动作。
患者通过脑机接口箝制外骨骼喝水
中国团队遴荐的无线微创植入脑机接口NEO系统由博瑞康研发,属于“半侵入式”的本领道路,把电极摈弃在大脑硬膜外层,不像Neuralink的侵入式脑机接口那样需要将电极植入脑组织,裁减了手术和术后并发症的风险。而无线的筹商也减少了对体外开发的依赖,提高了患者的舒戒指和日常生涯的便利性。
而在侵入式脑机接口的本领道路上,近期也有国内团队取得了进展。
2024年8月,脑虎科技蚁集华山病院神经外科毛颖、陈亮(金麒麟分析师)教授团队胜利完成意念合成领会临床试验,完结了高精度实时领会解码,匡助一位21岁病灶在大脑领会区阁下的癫痫患者完结了宅心念“脑控”玩乒乓球、贪嘴蛇等游戏,使用微信、淘宝、小红书等APP,况且不错宅心念箝制智能轮椅和智能家居,大幅提高了其日常生涯的基本活动才略。
而在同庚12月,脑虎科技与华山病院吴劲松教授团队及上海科技大学李远宁教授团队互助,针对汉语这一复杂语言进行了国内首例高通量植入式柔性脑机接话柄时合成汉语言的临床试验,辞寰球上初次完结了汉语实时编解码。汉语因其罕见的声调系统和图形化抒发形势,使得其产生的信息谐和波及更多的脑区,解码难度远高于英语等字母语言。为此,斟酌团队挑升开发了顺应汉语特征的神经编解码机制和信息处理技巧。收尾炫耀,在术后七天内,受试者不错完结142个常用汉语音节71%的解码准确率,单音节解码时延小于100毫秒,初次同期完结了实时领会解码和实时汉语解码。
本领创新背后的多维挑战
脑机接口和会了神气学、材料科学、神经科学、规画机工程、医学、机器东谈主等多个学科的常识和本领,成绩于频年来不同领域的协同逾越,脑机接口本领有了飞速的发展。神经科学的逾越,使得科学家们能够更深入地相接大脑的构造和神经信号的责任机制。新式柔性电极、生物兼容材料以及微纳制造本领的出现,让传感器的安全性和可靠性得到了显赫提高。同期,深度学习和机器学习本领的飞速发展,也为准确判辨复杂的脑电信号提供了强有劲的器用。
但总的来看,不论是中国照旧好意思国,咫尺对脑机接口的斟酌照旧处在一个比较“低级”的阶段,两边都有很多费劲和挑战需要克服,这些既有本领层面的挑战,也有非本领性的挑战。
一个主要的本领难题是刻下科学界对于大脑责任机制的相接还不够全面,这戒指了咱们准确解码大脑信号的才略。虽然已有实验展示了患者通过脑机接口开发完结打字、上网或箝制机械臂等功能,但这些操作通常依赖于大脑发出的明确“刻意”的指示。而在日常生涯中,东谈主类的动作通常是自愿而非刻意的,况且不时会同期进行多项任务,这对现存的脑机接口本领建议了更高的要求。怎么更天然地捕捉息争释这种非刻意及多重担务处理时产生的脑部活动,还是成了下一阶段脑机接口本领需要攻克的难题。
除此以外,在非本领层面,中好意思两国也各自濒临着很多挑战。
2022年,好意思国农业部访谒了马斯克的Neuralink公司。为什么好意思国农业部要插足脑机接口本领的斟酌?因为农业部怀疑马斯克有摧折山公的嫌疑,几只参与实验的山公在手术后出现了弃世的情况。对此,马斯克的恢复是,这些山公自身即是患病的,还是将近死了,是以才被挑选出来进行实验的,但农业部仍然怀疑是马斯克的手术导致了山公的弃世,违抗了《动物福利法》。
2023年,好意思邦交通部又访谒了马斯克的Neuralink公司。为什么交通部要插足脑机接口本领的斟酌?因为他们交通部怀疑马斯克运输的山公可能是抗生素耐药病原体。马斯克挑采用来作念实验的山公都是患病将近死的,交通部以为马斯克可能在未遴荐顺应驻防措施的情况下运输有病的山公,可能存在专家健康风险。
虽然好意思国FDA对脑机接口本领有着完善的医疗器械审批和监管的通谈,也有来自DAPRA、NIH的科研资金救援,使得高门槛的科研方式能获取长周期、可无间的研发插足,风险成本也更放心承担风险,但也免不了受到一些本领层面以外的阻力。好意思国政府的监管权利散播在不同联邦机构、州政府部门致使地方机构的手中,阑珊和谐的跨部门协调机制,一朝遭遇新本领或者跨学科领域,就很容易出现“多头国法”的气候。一朝多个部门都介入访谒或审批,企业就不得不需要在不同的时刻点、不同系统中提交相似或重叠的文献与论说,拉长了经由周期,也增大了交流成本。
比拟之下,中国则遴荐了一种从市集需求开拔,以规模化拓展推动前沿本领研发的发展旅途。国内的斟酌团队通常更侧重于场景化落地,开发非侵入式脑机接口家具以积贮市集造就与资金。结合元六合、VR/AR及脑健康的创新应用,并行使国内完善的电子产业链和深广的破费级市集,完结快速迭代和裁减成本,带动行业规模举座增长。但这也在一定进程上导致了市集上脑机接口家具“同质化”的问题,很多非侵入式脑机接口家具大多以“电子家具”、“健康经管开发”的身份进入市集,阑珊和谐的的本领表率与行业审核门槛,家具良莠不都,侵入式脑机接口所需的试点临床和审批机制仍在摸索当中,行业规定还有待进一步完善。
在脑机接口本领上,中好意思两国呈现出不同的发展旅途,但这两者并不存在孰优孰劣的问题。因为,对于确切想要在脑机接口领域永恒突破的国度或企业来说,最终两者都需要兼顾:既要有中枢本领层面的创新来打牢根基,也需要找到合适的市集场景来完结可无间发展。
脑机接口本领正处在一个重要的发展节点上,它既承载着改善无数东谈主生涯质料的好意思好愿景,同期也濒临着诸多亟待惩处的问题。跟着脑机接口本领的不停演进,其带来的挑战也在日益露出,这些挑战不仅限于本领层面,还涵盖了伦理、法律、社会给与度等多个维度。在这个复杂且多维的过程中,保持怒放的心态显得尤为重要。咱们需要饱读吹斗胆的科技创新,同期也弗成淡薄伦理谈德的重要性。推动科研效果向推行应用滚动天然重要,但倾听公众的声息、醉心他们的反馈相通不可小觑。当通盘利益干系方能够联袂共进时,咱们无意将能见证一场由脑机接口激发的深远变革。