近日，党的二十届四中全会胜利闭幕。会后发布的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》明确指出，将“培育壮大新兴产业和未来产业”，并特别强调要对脑机接口等前沿技术进行前瞻布局，使其成为推动经济高质量发展的新增长点。

值此契机，中国科协之声对话青年科学家刘泉影。她将带来对技术前沿的独到见解，直面现实中的关键挑战，并展望脑机智能的发展新图景。

人物简介

刘泉影，首届“中国脑机智能科学新星”获得者。2019年9月加入南方科技大学，生物医学工程系副教授，博士生导师，神经计算与控制实验室（NCC lab）负责人。她专注于脑机接口、类脑智能、多模态神经信号处理算法、AI孪生脑、神经优化控制等研究。

大脑在想什么，机器能在某些外部条件下充分了解吗？在青年科学家刘泉影的实验室里，这不是天方夜谭。

脑机接口对许多人来说仍带有科幻色彩，但其实可以用一个简单的比喻理解：就像我们看到一张图片能立刻明白其含义，脑机接口的目标是让机器也能“读懂”大脑。这项技术通过记录并解析大脑信号，将其转化为机器能理解的指令，本质上是个“翻译器”。

刘泉影、伍海燕团队以《小王子》《狼王梦》为材料，记录参与者12小时默读脑电图数据，在《Scientific Data》发表首个中文脑电图数据集 “ChineseEEG”，填补相关空白。

那么，这个“翻译器”将如何改变我们的生活？刘泉影描绘了一幅充满可能性的图景。

大脑信号中蕴含着丰富的信息，包括人的情绪、意图、健康状态等等。脑机接口可以将这些信息“翻译”出来。例如，通过对情绪的实时识别，可以开发出更具共情能力的陪伴型机器人，它们不仅能对人的情绪作出自然回应，还能对使用者的情绪健康进行长期监测。

通过脑机接口对人类意图的实时解读，甚至是预测，机器就可以预判用户需求，实现更主动、精准的服务。刘泉影认为，下一代的人机交互应该是超越语言的，机器直接接受来自于大脑信号中的指令。

在生命健康领域，脑机接口的应用更为深远。大脑信号直接反映神经与认知状态的变化，通过持续监测与分析，可实现对某些疾病的早期预警、长期追踪甚至干预调节。

AI孪生脑：在数字世界中模拟你的大脑

刘泉影团队开发的AI孪生脑模型，在神经疾病诊疗中展现出巨大潜力。

她解释说，真实大脑活动会产生具有时空动态特征的信号，如脑电波等波形信息。AI孪生脑是能够模拟、生成、预测个体化大脑动态的人工智能模型。它可以生成与某个人的大脑信号高度相似的脑电波，并预测大脑的未来动态。如果这个AI模型产生的波形与你实际大脑信号高度一致，且蕴含了你的情绪、认知状态和健康信息，就意味着这个系统在功能上“孪生”了你的大脑。

刘泉影团队在国际学术期刊Nature Methods上发表题为“Mapping effective connectivity by virtually perturbing a surrogate brain”的研究论文。提出了一种数据驱动的AI孪生脑构建方法。

那么，这个数字孪生大脑能做什么？它提供了一个高度可控、可复现的仿真实验平台。例如，对于需要接受深部脑刺激（DBS）手术的患者，传统上医生主要依赖经验确定电极植入位置和刺激方案。而借助AI孪生脑，可以在虚拟大脑中对不同靶点、不同参数的刺激效果进行全面仿真，提前筛选出最优干预策略。

该平台还可用于药物疗效的模拟筛选、疾病进展的预测分析等。通过在孪生脑上进行大量“数字实验”，能够在进入真实临床前优化治疗方案，降低医疗风险。

现状与挑战：我们处在什么位置？

“在脑机接口研究中，我们始终以‘安全、有效、可负担’为核心目标。”刘泉影表示。

尽管脑电信号的采集自1924年汉斯·伯格首次记录人类脑电波以来已有百年历史，但如何准确解读信号含义并实现精准调控，仍是当前研究的重点与难点。

若将脑机接口技术完全成熟的状态设为100分，刘泉影认为，目前已接近80分。在部分应用中，技术已趋于实用化；但在精度和可靠性要求更高的场景下，仍需进一步突破。

她乐观预计，脑机接口领域有望在较短时间内实现技术跃迁。“从人工智能其他分支的发展路径中，我们获得了重要借鉴。我对发展速度持乐观态度，突破时间很可能远少于十年。”

对未来三到五年的研究热点，她从三个层面进行展望：

首先是信号采集能力的提升。实现长期、高通道数、自然场景下的高质量脑信号采集仍是一大难点。非侵入式技术有望突破，实现在日常生活环境中长期、稳定地获取高通道信号。

其次是解码模型的性能突破。她期待在脑信号解析领域也能出现专用于大脑信号的“大模型”，利用海量数据提升解码精度，实现跨个体、跨任务、跨场景、跨设备的高精度解码。

第三是应用场景的探索与拓展。脑信号解码后如何切实服务于人类需求，仍需探索。但随着解码性能提升，其商业价值将推动应用场景快速多元化。

当前，大模型已具备强大的理解与生成能力，但其交互方式仍主要依赖语言输入。“未来，借助非侵入式脑机接口，我们有望直接解码用户的大脑意图与需求，从而构建更直接、更高效的人与模型、人与智能体之间的交互通道。”刘泉影说。

伦理与安全：技术发展的保障

在美国，诸如马斯克旗下的Neuralink等机构所推动的侵入式脑机接口技术，不仅引发了广泛关注，也带来一系列伦理思考。有人提出，假如脑机接口技术未来能够完整复制一个人的记忆乃至思维模式，这是否意味着某种意义上的“数字永生”？而被复制出的“数字意识”，是否仍然能被视作原来的个体？这类问题所牵涉的身份认同与生命伦理，是科研人员必须客观面对并审慎权衡的课题。

多位科技伦理专家对此持审慎态度。他们指出，当前宣称“复制”人脑在技术上远未实现，其时间表亦不明确。即便未来技术可行，完全复制个体大脑也面临三重约束：技术本身的极限、不容逾越的伦理底线，以及国家层面必将出台的政策法规进行严格规范。真正的技术进步，必须在伦理与法律的框架内造福社会，而非制造不必要的公众忧虑。

在国内，侵入式脑机接口研究虽亦有布局，但始终恪守严格的伦理规范。刘泉影指出，侵入式操作必须以明确的医疗必要性为前提。电极植入仅限于患者因疾病诊疗所必需的情形，科研数据的采集也必须在医疗程序进行过程中同步开展，不得为纯研究目的额外实施侵入性干预。

“在实验伦理与数据安全方面，我们严格贯彻知情同意原则。”刘泉影表示。对健康受试者，在其充分知情并自愿签署同意书后即可纳入研究；而对患者群体，则需依据疾病类型设定相应的入组标准，确保程序合规、风险可控。

在脑信号数据的隐私保护方面，她坦言目前仍存在重要的科学挑战。与人脸、指纹等生物特征不同，大脑信号中哪些信息能够构成个体唯一的“脑纹”，尚属科学前沿的未解之谜。“唯有先通过基础研究厘清个体特异性特征的生物基础，才有可能发展出有效的信息脱敏与保护算法。”她补充道。

刘泉影在指导学生做日常实验

应用前景：从“雪中送炭”到“锦上添花”

脑机接口应用场景广泛，但当前大众热情仍主要集中在医疗健康领域。刘泉影指出，医疗应用对许多患者是改善生命质量甚至维持生存的必需，具有“雪中送炭”的紧迫性。而普通人机交互更多属于“锦上添花”的增强型应用。

政策层面已有重要推动。2024年1月，工业和信息化部等七部门在《关于推动未来产业创新发展的实施意见》中，首次将脑机接口列为“未来产业”。今年7月发布的《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》将其提升至国家战略高度，设定了明确目标：到2027年，关键核心技术取得突破；到2030年，产业综合实力进入世界前列。而在“十五五”规划建议中，脑机接口被列为重点发展方向之一。这种清晰的政策引导为科研与产业创新提供了强大动力。

目前，脑机接口病房建设、相关产业及投资活动在全国各地展开。刘泉影参与了深圳第二人民医院脑机接口病房的建立，“这种模式有效打通了从高校研发到临床应用到产业落地的完整链条”。

在临床研究对象方面，侵入式研究主要集中于两类患者。一是药物难治性癫痫患者，这类患者在手术前需通过植入电极完成术前评估；二是需保护关键脑功能区的肿瘤患者，例如在手术中需及时确认语言区或运动区是否完好保留时，需通过术中唤醒配合电刺激监测以确保重要功能保留，这类患者同样会接受电极植入。

在老年关怀领域，阿尔茨海默病是重要研究方向。这类疾病主要由神经内科负责诊疗，研究中多采用非侵入式手段对大脑进行监测。公众对该疾病的“早筛”与“早干预”抱有较高期待：若能在症状出现前，提前数年甚至提前十年识别出患病趋势，便可为早期干预争取宝贵时间。

对于脑机接口能否让不能说话的病人或者不太说话的小朋友更便捷地表达想法，刘泉影给出了肯定答案：“在侵入式采集平台上，已实现将想象中未说出来的话翻译出来。但目前想象语义解码还处于侵入式阶段，非侵入式对模型和信号质量要求更高。”

中国优势：从并跑到领先的机遇

“我曾在海外完成博士与博士后研究，回国后明显感受到科研进程的显著加速。”刘泉影2010年在兰州大学保研后便开始研究大脑信号处理，亲历了脑机接口伴随着人工智能技术飞速发展和演进的全过程。

她认为中国在脑机接口领域具备多方面独特优势。

政策层面，中国政府展现出高效决策能力和长远战略眼光，对脑机接口等前沿技术进行了前瞻性布局。

人才与数据方面，中国科研人员勤奋高效，庞大的人口基数为高质量脑数据获取提供了得天独厚的条件。随着AI技术在某些领域进入平台期，越来越多人才开始涌入脑机接口等交叉领域。

完整的产业链也是重要优势。国内已形成覆盖电极制造、脑信号处理专用芯片研发、解码算法开发以及应用场景落地的完整产业链。

作为青年科学家，刘泉影认为应勇于选择天花板高、意义深远的重要课题，并持之以恒地深入探索。选定方向后，需要持之以恒地深入探索，不轻易放弃。技术突破往往需要经历持续的积累过程，就像“scaling law”（语言模型中的规模化法则行为）所揭示的规律——在数据与模型规模未达到临界点之前，性能可能不会出现跃升，因此长期的坚持尤为关键。

“青年科学家的成长应当与国家发展同频共振。在当前中国快速发展背景下，我们每个人都大有可为。”刘泉影说。

脑机接口作为高度交叉的研究领域，对人才培养提出了新要求。刘泉影所在的生物医学工程系具有鲜明交叉属性，融合工程、生命科学和医学等多领域知识。“这种培养模式有助学生早期形成系统性交叉思维。我们正在积极探索更有效的人才培养路径。”

从读懂大脑到守护健康，从治疗疾病到增强能力，脑机接口技术正一步步将科幻变为现实。在这个充满可能的领域，中国科学家有望实现从并跑到领先的跨越。

刘泉影在做青少年科普，讲解脑机接口科学知识

除了实验室的科研攻坚，刘泉影也将大量心血倾注于科学普及。她认为，让充满专业术语的脑机接口知识被大众理解，尤其是激发孩子们的好奇心，是科学家的重要责任。“这就像教小学生数学，必须完全站在他们的认知基础上，用他们熟悉的语言和例子来传递科学内涵。”为此，她精心设计每一次科普活动，将抽象的原理转化为生动的比喻，在年轻的心中播下科学的种子。

如果说脑机接口的目标是了解大脑的“沉默”，那么科学家的科普实践，则是要让深奥的科学发出人人都能听懂的回响。

【采访手记】

青年科学家刘泉影正在接受中国科协之声编辑的访谈

和刘泉影教授交谈，很舒服。她能把复杂的脑科学说得像聊家常一样明白。

她不仅埋首实验室，还经常给中学生做科普。问她为什么花时间做这些，她说：“让年轻人对科学产生好奇，和我们发论文一样重要。”

谈到中国脑机接口的发展，她的语气平和而笃定。不夸大成就，也不回避挑战，这种实事求是的态度，反而让人更信服她的判断。

最打动我的是她身上那种沉静的力量。不浮躁，不功利，就是认准方向一步步往前走。或许这就是新一代科学家的特质：既脚踏实地做研究，也敞开心扉做交流。

离开时我在想，科学进步需要的不仅是智慧，更是这样一份沉得下心的坚守。尤其对于脑机接口这样探索人类认知边疆的领域，这份坚守更意味着一种深刻的伦理自觉——在追求技术极致的同时，始终心怀敬畏，主动将“能否”与“应为”的思辨置于创新之前。这份内在的克制，是引领前沿科技穿越未知风险、真正造福于人的罗盘。