在科幻作品中，人類僅憑意念就能操控機(jī)器、傳遞思想的場(chǎng)景早已屢見不鮮。然而，隨著神經(jīng)科學(xué)與微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，這一看似遙遠(yuǎn)的愿景正逐步走入現(xiàn)實(shí)。腦機(jī)接口作為連接大腦與外部設(shè)備的橋梁，不僅為失語、癱瘓等嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者帶來了重建溝通能力的希望，也正在重塑我們對(duì)“人機(jī)交互”的認(rèn)知邊界。

在這場(chǎng)技術(shù)革命中，侵入式腦機(jī)接口因其高精度的神經(jīng)信號(hào)采集能力而成為前沿研究的核心方向。從最初的幾十個(gè)記錄通道，到如今突破千通道的集成規(guī)模，相關(guān)技術(shù)正以驚人的速度演進(jìn)。與此同時(shí)，語言作為人類最復(fù)雜、最核心的認(rèn)知功能之一，其神經(jīng)解碼面臨巨大挑戰(zhàn)——尤其是像漢語這樣具有獨(dú)特音節(jié)結(jié)構(gòu)和表意體系的語言。

在第四屆南渡江智慧醫(yī)療與康復(fù)產(chǎn)業(yè)高峰論壇上，來自西湖靈犀科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人楊杰博士，進(jìn)行了題為《腦機(jī)接口底層技術(shù)：從高集成芯片到漢語神經(jīng)解碼》的分享。

高通量全植入腦機(jī)接口芯片的研發(fā)突破

楊杰博士指出，侵入式腦機(jī)接口在過去十年經(jīng)歷了從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)到人體應(yīng)用的重大跨越，其核心趨勢(shì)是向高通量、全植入方向演進(jìn)。2010年左右的系統(tǒng)僅能采集約10個(gè)通道的神經(jīng)信號(hào)，而到2021年已實(shí)現(xiàn)百通道級(jí)記錄；如今，如馬斯克公司Neuralink的設(shè)備已達(dá)到千通道規(guī)模。這一發(fā)展遵循類似“摩爾定律”的規(guī)律——每7年左右，腦機(jī)接口系統(tǒng)可記錄的通道數(shù)翻倍。

在此背景下，西湖靈犀團(tuán)隊(duì)聚焦于開發(fā)高通量、低功耗、微型化的全植入腦機(jī)接口芯片。楊杰博士強(qiáng)調(diào)，芯片功耗是關(guān)鍵瓶頸：腦機(jī)接口系統(tǒng)中約60%–70%的體積被電池占據(jù)，而60%的功耗消耗在無線數(shù)據(jù)傳輸上。傳統(tǒng)藍(lán)牙帶寬不足，Wi-Fi則因功耗過高難以植入。自2016年起，學(xué)術(shù)界通過技術(shù)創(chuàng)新，已將通信能效提升10倍，速率可達(dá)Gbps級(jí)別。

同時(shí)，芯片體積也需大幅縮小。工業(yè)界典型單通道面積為0.02–0.2平方毫米，而神經(jīng)元與電極尺寸極小，存在嚴(yán)重失配。西湖靈犀團(tuán)隊(duì)經(jīng)過4–5年系統(tǒng)性迭代，已將單通道面積從0.007平方毫米優(yōu)化至0.001平方毫米，縮小約20倍，并成功集成256通道芯片，噪聲與功耗指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

漢語神經(jīng)解碼的獨(dú)特路徑與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

相較于英文，漢語具有高度結(jié)構(gòu)化的音節(jié)體系。楊杰博士介紹，每個(gè)漢字對(duì)應(yīng)一個(gè)音節(jié)，由21個(gè)聲母、35個(gè)韻母和4個(gè)聲調(diào)組合而成，共可構(gòu)成約407個(gè)基本音節(jié)，覆蓋全部漢字發(fā)音。這一特性為神經(jīng)解碼提供了清晰的建模基礎(chǔ)。

西湖大學(xué)團(tuán)隊(duì)于2023年首次提出面向漢語的神經(jīng)解碼方案，并于2025年公布實(shí)時(shí)漢字解碼成果。其核心思路是：從神經(jīng)信號(hào)中解碼出發(fā)音部位（如唇、舌、喉）和發(fā)音方式（如爆破音、摩擦音、鼻音）等屬性，再通過聲母-韻母-聲調(diào)的組合重建語音。該方法充分利用了漢語拼音系統(tǒng)的預(yù)測(cè)優(yōu)勢(shì)——例如輸入法中“njjk”可高概率預(yù)測(cè)為“腦機(jī)接口”，顯著提升解碼效率。

在臨床驗(yàn)證中，團(tuán)隊(duì)依托浙江省醫(yī)院癲癇患者植入的立體腦電圖（sEEG）電極，實(shí)現(xiàn)了對(duì)想象漢字的實(shí)時(shí)解碼。目前，在4–8字符組成的詞組中，字符準(zhǔn)確率超過50%，整體最高準(zhǔn)確率超70%，系統(tǒng)可支持每分鐘30個(gè)漢字的連續(xù)解碼。整個(gè)流程為：腦電信號(hào)經(jīng)放大器采集后，通過Wi-Fi傳輸至外部基站運(yùn)行算法，再將解碼結(jié)果回傳至顯示終端，供患者確認(rèn)。

從科研探索邁向產(chǎn)業(yè)化落地

楊杰博士回顧，西湖靈犀科技有限公司成立于2022年，源自西湖大學(xué)自然語言處理實(shí)驗(yàn)室與先進(jìn)神經(jīng)芯片中心的交叉合作。團(tuán)隊(duì)最初目標(biāo)是開發(fā)“語言假肢”——幫助漸凍癥、中風(fēng)等失語患者通過腦機(jī)接口恢復(fù)語言表達(dá)能力。2019至2022年，團(tuán)隊(duì)完成原理性驗(yàn)證，證實(shí)腦電信號(hào)可有效翻譯為中文；2023年起，轉(zhuǎn)向工程化落地。

當(dāng)前，公司主營(yíng)業(yè)務(wù)包括高通量腦機(jī)接口芯片定制與面向語言的神經(jīng)解碼服務(wù)。楊杰博士總結(jié)道，侵入式腦機(jī)接口正從恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能邁向恢復(fù)高級(jí)認(rèn)知功能，尤其是語言能力。隨著芯片在功耗與面積上的持續(xù)優(yōu)化，以及漢語神經(jīng)解碼取得突破性進(jìn)展，該技術(shù)已逐步從實(shí)驗(yàn)室走向臨床應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化階段。未來，西湖靈犀科技有限公司將繼續(xù)深耕底層技術(shù)，推動(dòng)腦機(jī)接口在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的實(shí)際落地。