1924年,人类首次检测到脑电信号;90年代,神经集群记录技术能够实时捕捉运动皮层中的复杂神经信号;2025年,脑机接口产业在医疗健康、电子消费、智能家居、航空航天等领域不断拓展应用边界。脑机接口这个充满想象力的未来产业,正焕发出前所未有的勃勃生机。而早在20年前,中电云脑(天津)科技有限公司总经理、脑机交互与人机共融海河实验室副主任程龙龙,就与脑—机交互技术结下了不解之缘。
程龙龙与脑机接口产业的“相识”是在2005年,彼时他刚刚在天津大学生物医学工程专业就读研究生。那时候,脑—机交互技术领域在国内尚处于起步的初期阶段,从业人才少、科研经费少、数据少、设备少,这种“缺兵少马”的状态是他开展科研工作的真实写照。
程龙龙回忆道,“当时国内的科研环境很艰苦,脑—机交互仅仅算是个子学科。实验室里更是缺少高精度的设备,很难采集到‘干净’的脑电信号。大家想要做研究,只能依赖国外少量的公开数据集,一步一步摸着石头过河,学科进展十分缓慢。”
为了改变这一现状,年轻的程龙龙在导师的指导下,和当时的团队成员们一起以“小米加步枪”的方式潜心搞创新、做研发。以训练脑机接口模型为例,20年前的计算机算力远达不到如今的水平,团队只能利用普通的台式机和笔记本电脑来做训练,一个基础模型往往就要花费掉1—2周的时间。而相等的训练任务量,如今程龙龙和团队仅需要十几分钟就可以完成,并且规模更大、速率更高。
从2005年到2025年,20载光阴仅仅是脑机接口学科起步加速的瞬间。对此,程龙龙深有感触,“从能够不带入噪声高质量感知生命电的电极材料的应用,到云平台GPU算力的长足发展,再到高精度脑电采集芯片的问世……如今,我国的脑—机交互领域已经逐步建立起了相对完备的上下游产业链。”
现在,在中电云脑自主研发的脑电采集产品上,人们不仅可以看到其自主研发的脑电采集和计算芯片,还可以看到国产飞腾控制芯片,以及与麒麟软件合作开发的脑电采集软件等国产化成果。同时,中电云脑与脑机交互与人机共融海河实验室、天津大学、先进计算与关键软件(信创)海河实验室等单位在科技成果转化、新项目开发、人才培养等方面的合作已愈发密不可分,并形成了一批掷地有声的创新成果。
程龙龙带领团队联合天津大学研制的国产首款脑机编解码集成初版芯片—“脑语者”正是成果当中的代表之作。团队依托先进的机器学习算法,设计了一整套高度集成的脑—机交互芯片架构,可支持多通道神经信息采集、处理和交互。“脑语者”不仅实现了对极微弱脑电特征的精细分辨与快速解码,还在世界范围内首次实现了108指令的高速脑机交互,并支持提供脑电编码接口、采集传输接口、解码专速器等定制化模块。这款新品在高精度、高自由度装备控制,航空航天,医疗康复等领域有广阔的应用前景。
而基于“脑语者”芯片,程龙龙及其团队还与天津大学联合设计并实现了意念控制的人工神经康复机器人系统“神工一号”。该系统作为全球首台适用于全肢体中风康复的“纯意念控制”人工神经机器人系统已完成临床试验,目前正在进行数据资料整理。此外,他还带领中电云脑依托医学知识图谱、自然语言处理、医学影像处理与分析三大能力,打造了专科专病数据平台,为医院管理领域带来了从“纸”到“智”的新改变。
“今年,将是中电云脑发展的重要一年。我们即将进驻脑机交互与人机共融海河实验室,启动融资程序,进一步扩大企业发展规模。”据程龙龙介绍,“公司自主研发的脑电采集芯片将通过6次流片,投入商业化使用新阶段;同时,还计划将有4—5款脑机产品于年内取得医疗器械注册证,全面推向市场。两年后,公司研发团队也将从80人左右扩充至400余人。”
程龙龙信心满满地表示:“扎根高新区创业我们信心十足,作为一名创业者,我将全力发挥自己的力量,在这里带领团队把脑机接口产业做好、做强!”