脑机接口底层技术：从高集成芯片到汉语神经解码的突破与探索

2025年7月，工业和信息化部等7部门联合印发《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》，明确将脑机接口作为培育新质生产力和布局未来产业的重要方向，强调建立先进的技术体系、产业体系和标准体系。
 
在2025年11月11日下午举办的第四届南渡江智慧医疗与康复高峰论坛上，西湖灵犀科技有限公司联合创始人、西湖大学研究员杨杰博士带来了题为《脑机接口底层技术：从高集成芯片到汉语神经解码》的精彩演讲，深度分享了其团队在脑机接口领域的研发历程、技术突破及产业化探索。
 
脑机接口技术的核心在于捕获与解码大脑信号，并向大脑反馈信息。人脑包含约860亿个神经元，这些神经元通过电化学信号进行信息传递，形成复杂的神经网络。脑机接口系统通过不同方式采集神经信号，经算法处理后，建立神经活动与行为意图之间的映射关系，解码转化为可驱动外部设备或调控大脑功能的指令，从而实现脑机交互。
 
在脑机接口领域，灵犀科技团队的研究方向为“高通量全植入脑芯片+脑语言解码”，其研发的脑机接口微系统以高通量神经接口为核心，植入大脑后可实时采集大量神经信号，经体外设备解码后，能够帮助渐冻症、中风失语等患者恢复语言表达能力，为丧失语言功能人群带来新希望。
 
芯片的功耗与体积是全植入技术落地的核心瓶颈。从安全性角度而言，芯片发热可能导致脑组织损伤；且传统设备中60%-70%的体积被电池占据，低功耗因此成为实现设备小型化、微创化的关键。在高通量技术中，无线数据传输是功耗消耗的“重灾区”。目前，灵犀科技团队经过4-5年的系统性芯片迭代，已实现256个通道的工程化应用，噪声控制与功耗水平均达到国际先进标准。
 
在语言解码领域，团队实现了汉语神经解码的开创性突破。国外研究长期聚焦英文解码，从2016年《新英格兰医学杂志》发表的早期成果，到2025年的持续迭代，已完成从打字想象、手写想象到自然语言实时解码的演进。而汉语解码因单音节特性，存在独特的技术挑战与优势——每个汉字对应一个音节，由21个声母、35个韵母和4个声调组合形成407个基本音节，解码这些音节即可覆盖全部汉语表达。
 
灵犀科技团队于2023年率先提出汉语解码方案，2025年公布最新实时汉字解码成果，实现了从语义单一识别到自然语言实时重建的跨越。其解码原理基于语言发音的精准神经控制机制：大脑皮层通过脑干、脑神经支配发音肌肉，经声道肌肉收缩形成不同构型，进而实现元音、辅音发音，这一清晰的神经传导路径为解码提供了生理基础。团队利用声母发音的明确运动对应关系（如爆破音、摩擦音、鼻音等均有对应神经信号），开发专属解码网络，从神经信号中提取发音部位、发音方式等关键属性，通过排列组合实现音节解码。
 
杨杰博士认为，侵入式脑机接口正向着高通量、全植入方向发展，适用范围不断拓展。同时，随着芯片技术持续进步，高通量、全植入脑机接口中的功耗和体积挑战正逐步得到解决；脑-语言解码也取得突破性进展，正从实验探索阶段逐步迈向产业化应用阶段。