【摘要】腦機(jī)接口作為拓展人腦疆界的前沿技術(shù)和人機(jī)交互的終極目標(biāo)，已引起學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。然而，學(xué)界迄今未能就腦機(jī)接口的定義達(dá)成共識(shí)。美國(guó)學(xué)界在定義腦機(jī)接口時(shí)強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)信號(hào)處理與雙向調(diào)控，而且監(jiān)測(cè)的對(duì)象并不局限于大腦。中國(guó)學(xué)界對(duì)腦機(jī)接口的定義則顯得比較保守，雖然強(qiáng)調(diào)雙向信息交互，但定義主要針對(duì)“腦控”型，而非“控腦”型。各國(guó)有必要堅(jiān)持人類命運(yùn)共同體理念和“科技向善”的價(jià)值導(dǎo)向，始終以使用者的福祉為重，對(duì)腦機(jī)接口的概念內(nèi)涵與研究邊界進(jìn)行持續(xù)的反思與協(xié)商，以盡快形成國(guó)際公認(rèn)的腦機(jī)接口階段性統(tǒng)一定義。此外，對(duì)腦機(jī)接口的解釋，既不能過(guò)度泛化，也不能過(guò)度窄化。
【關(guān)鍵詞】腦機(jī)接口定義 概念演變 腦-計(jì)算機(jī)接口 腦-機(jī)器接口 人機(jī)交互
【中圖分類號(hào)】G31 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2025.15.006
【作者簡(jiǎn)介】周程，北京大學(xué)哲學(xué)系教授、博導(dǎo)，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)第八屆學(xué)科評(píng)議組成員（科學(xué)技術(shù)史），全國(guó)應(yīng)用倫理專業(yè)學(xué)位研究生教育指導(dǎo)委員會(huì)委員。研究方向?yàn)榭茖W(xué)社會(huì)史、科技倫理治理、創(chuàng)新管理與科技政策，主要著作有《科技創(chuàng)新典型案例分析》《中國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的哲學(xué)思想》等。
引言
習(xí)近平總書記指出，“‘十五五’時(shí)期，必須把因地制宜發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力擺在更加突出的戰(zhàn)略位置”。當(dāng)前，腦機(jī)接口創(chuàng)新成果持續(xù)涌現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)加速壯大，正孕育顛覆性突破，已成為科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合的重要領(lǐng)域。與用于拓展人類肢體能力的蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)和拓展人類思維能力的計(jì)算機(jī)、人工智能體不同，腦機(jī)接口作為“拓展人腦疆界的革命性技術(shù)”，[1]有望為人類突破生理限制提供全新的維度。其對(duì)人類生理限制和認(rèn)知邊界的拓展不可避免地會(huì)引發(fā)一場(chǎng)人機(jī)交互革命，盡管指向人機(jī)交互終極目標(biāo)的這場(chǎng)革命才剛剛起步，但已展現(xiàn)出了異常強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。
基于英文學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)“Web of Science Core Collection”對(duì)腦機(jī)接口領(lǐng)域的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析后發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入21世紀(jì)后，全球腦機(jī)接口領(lǐng)域的論文發(fā)表數(shù)量出現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。從圖1中可以看出，不僅中國(guó)近十年的腦機(jī)接口論文發(fā)表數(shù)量增幅遠(yuǎn)高于美國(guó)，而且中國(guó)近五年的腦機(jī)接口論文發(fā)表數(shù)量均明顯超出美國(guó)。值得關(guān)注的是，中國(guó)2024年的腦機(jī)接口論文發(fā)表數(shù)量達(dá)到美國(guó)的三倍，且超過(guò)全球總量的三分之一。
腦機(jī)接口不僅在學(xué)術(shù)界，在社會(huì)上也產(chǎn)生廣泛的影響。例如，2025年1月，北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)等三部門聯(lián)合制定《加快北京市腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)方案（2025-2030年）》，提出“積極融入人工智能領(lǐng)域的前沿技術(shù)，加快腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展”；2025年1月，上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)印發(fā)《上海市腦機(jī)接口未來(lái)產(chǎn)業(yè)培育行動(dòng)方案（2025-2030年）》，提出“推動(dòng)腦機(jī)接口與具身智能等人工智能前沿技術(shù)的融合，加快侵入式、半侵入式腦機(jī)接口技術(shù)與產(chǎn)品的落地應(yīng)用”；2025年7月，工業(yè)和信息化部等七部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》，指出要“推動(dòng)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，高水平賦能新型工業(yè)化，有力支撐現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)”；等等。簡(jiǎn)言之，腦機(jī)接口已成為眾多學(xué)者、企業(yè)乃至政府奮力搶占的科技制高點(diǎn)之一。
然而，究竟什么是腦機(jī)接口？其包括哪些關(guān)鍵環(huán)節(jié)和核心要素？對(duì)此，很多人未必能給出清晰而又準(zhǔn)確的回答，以致不少人士包括部分政策制定者和媒體工作者，至今對(duì)腦機(jī)接口存在一定誤解。這不僅會(huì)造成社會(huì)對(duì)腦機(jī)接口的推廣應(yīng)用產(chǎn)生過(guò)高的，甚至是不切實(shí)際的期待；而且會(huì)為一些人跟風(fēng)炒作、蹭政策熱點(diǎn)、給非腦機(jī)接口系統(tǒng)貼上腦機(jī)接口標(biāo)簽打開(kāi)方便之門；還可能導(dǎo)致夸大隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)，引發(fā)倫理治理爭(zhēng)議，誤導(dǎo)科技政策制定等不良后果。
“腦-計(jì)算機(jī)接口”與“腦-機(jī)器接口”的提出
當(dāng)我們審視“腦機(jī)接口”這個(gè)精妙的中文譯名時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其有兩個(gè)出處，一是“Brain Computer Interface”（BCI），二是“Brain Machine Interface”（BMI）。前者指的是腦與計(jì)算機(jī)之間的界面，后者指的是腦與機(jī)器之間的界面。盡管在英文中，二者最初的含義不完全等同；但在中文里，二者統(tǒng)一譯作“腦機(jī)接口”，既包括腦與計(jì)算機(jī)的接口，又包括腦與機(jī)器的接口。
“腦-計(jì)算機(jī)接口”（Brain Computer Interface）這一術(shù)語(yǔ)最早出現(xiàn)在美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家雅克·維達(dá)爾1973年發(fā)表的一篇題為《走向腦與計(jì)算機(jī)的直接交流》的論文中。維達(dá)爾在這篇論文中對(duì)置于頭皮上的電極可以檢測(cè)到人腦中的誘發(fā)反應(yīng)電信號(hào)這一事實(shí)進(jìn)行了探討，并追問(wèn)道：“這些可觀測(cè)到的腦電信號(hào)能否作為人與計(jì)算機(jī)交流的信息載體，或用于控制假體裝置或宇宙飛船之類外部設(shè)備？”為此，維達(dá)爾啟動(dòng)了“腦-計(jì)算機(jī)接口項(xiàng)目”，成立了“腦-計(jì)算機(jī)接口實(shí)驗(yàn)室”，搭建了“腦-計(jì)算機(jī)接口系統(tǒng)”，旨在評(píng)估“人機(jī)對(duì)話”（man-computer dialogue）中利用腦電信號(hào)的可行性與實(shí)用性，同時(shí)開(kāi)發(fā)一種可用于研究神經(jīng)電生理現(xiàn)象的新工具。[2]
在維達(dá)爾1973年的文章中，“腦-計(jì)算機(jī)接口”這一術(shù)語(yǔ)先后出現(xiàn)7次。其中，有3次是以“腦-計(jì)算機(jī)接口項(xiàng)目”形式出現(xiàn)的，2次是以“腦-計(jì)算機(jī)接口實(shí)驗(yàn)室”形式出現(xiàn)的，1次是以“腦-計(jì)算機(jī)接口系統(tǒng)”形式出現(xiàn)的，單獨(dú)以“腦-計(jì)算機(jī)接口”形式在圖中出現(xiàn)的有1次。盡管維達(dá)爾并沒(méi)有在文章中給出“腦-計(jì)算機(jī)接口”的定義，但從他將腦與計(jì)算機(jī)的直接交流視作“人機(jī)交流”（man-machine communication）的終極目標(biāo)來(lái)看，維達(dá)爾眼中的“腦-計(jì)算機(jī)接口”是將腦電信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別信號(hào)的裝置。由于當(dāng)時(shí)最好的腦電圖設(shè)備都無(wú)法有效抑制環(huán)境噪聲的干擾，最好的計(jì)算機(jī)裝置也都無(wú)法滿足龐大腦電數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求，因此這一時(shí)期的“腦-計(jì)算機(jī)接口”仍處于概念設(shè)計(jì)階段。
“腦-機(jī)器接口”（Brain Machine Interface）這一術(shù)語(yǔ)早在1985年就出現(xiàn)在美國(guó)精神病學(xué)家安東尼·約瑟夫發(fā)表的一篇論文的題目之中。在這篇題為《腦-機(jī)器接口的設(shè)計(jì)考慮因素》的論文中，約瑟夫介紹了一種將假體裝置植入人腦以補(bǔ)充人腦功能的創(chuàng)新療法。他認(rèn)為要推廣這種療法，需要有將假體與中樞神經(jīng)系統(tǒng)有效連接起來(lái)的“腦-機(jī)器接口”，因此有必要特別關(guān)注這類接口的設(shè)計(jì)要求。約瑟夫提出，假體通過(guò)“腦-機(jī)器接口”刺激靶向神經(jīng)元群的方法，可以是電刺激，也可以是電化學(xué)刺激或電光刺激；盡管假體難以精確模擬生理刺激，但精確度比理想技術(shù)差很多數(shù)量級(jí)的設(shè)備仍能幫助神經(jīng)受損的患者。[3]
約瑟夫這一觀點(diǎn)并非毫無(wú)根據(jù)。實(shí)際上，早在二十世紀(jì)五、六十年代，神經(jīng)生理學(xué)家就開(kāi)始嘗試將物理裝置連接到非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物或其他動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)，以記錄其腦活動(dòng)，推測(cè)其腦功能，或用電刺激調(diào)整其腦功能，甚至用電刺激治療有意識(shí)的患者的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。[4]這些研究、特別是電刺激研究無(wú)疑為約瑟夫探討通過(guò)“腦-機(jī)器接口”輸入信號(hào)來(lái)改變腦功能所應(yīng)具備的條件提供了重要的參考。
綜上所述，維達(dá)爾的“腦-計(jì)算機(jī)接口”與約瑟夫的“腦-機(jī)器接口”的含義不完全相同，前者旨在用腦調(diào)控計(jì)算機(jī)，后者旨在用機(jī)器裝置調(diào)控腦。換言之，前者是“腦控”型，后者則是“控腦”型。維達(dá)爾是計(jì)算機(jī)科學(xué)專家，他大膽提出用腦電信號(hào)直接操控計(jì)算機(jī)的設(shè)想，這不難理解。約瑟夫是精神病學(xué)家，他提出借助“腦-機(jī)器接口”用電或電化學(xué)等方式刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元群的設(shè)想，同樣順理成章。
盡管維達(dá)爾和約瑟夫提出的“腦-計(jì)算機(jī)接口”與“腦-機(jī)器接口”在信息的傳遞方向上存在差異，但二者都強(qiáng)調(diào)，此類裝置需跨越外周神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉實(shí)現(xiàn)腦與外部設(shè)備之間的直接信息交流。這一點(diǎn)非常重要，并對(duì)20世紀(jì)90年代后的“腦機(jī)接口”概念的形成產(chǎn)生了深刻的影響。但在當(dāng)時(shí)，無(wú)論是維達(dá)爾的“腦-計(jì)算機(jī)接口”，還是約瑟夫的“腦-機(jī)器接口”，都沒(méi)有引起廣泛關(guān)注，更未獲得廣泛認(rèn)同。
“腦-計(jì)算機(jī)接口”與“腦-機(jī)器接口”的融合
由于將電極置于頭皮之上采集腦電信號(hào)存在空間分辨率低和信噪比低等不足，因此一些研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始嘗試將電極植入顱內(nèi)以獲取分辨率更高、強(qiáng)度更大的腦電信號(hào)。即便如此，利用腦電信號(hào)開(kāi)展腦科學(xué)研究仍面臨很多局限。日本科學(xué)家小川誠(chéng)二1990年根據(jù)腦功能活動(dòng)區(qū)域氧合血紅蛋白含量的增加會(huì)導(dǎo)致磁共振信號(hào)增強(qiáng)的原理，在貝爾實(shí)驗(yàn)室首次獲得人腦的功能性磁共振圖像，進(jìn)而發(fā)明功能性磁共振成像（fMRI）技術(shù)。因這項(xiàng)技術(shù)可以顯示腦功能活動(dòng)區(qū)域的高分辨率圖像，故一經(jīng)問(wèn)世就被快速應(yīng)用于腦科學(xué)研究領(lǐng)域。1995年后，從事腦機(jī)接口研究的學(xué)者數(shù)量迅速增加。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，這一年，全球從事腦機(jī)接口研究的團(tuán)隊(duì)尚不足6個(gè)，但到1999年從事腦機(jī)接口研究的團(tuán)隊(duì)多達(dá)20余個(gè)。[5]
為了促進(jìn)腦機(jī)接口研究，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）下屬國(guó)立兒童健康與人類發(fā)展研究所的醫(yī)療康復(fù)研究中心于1999年在紐約組織召開(kāi)了首屆國(guó)際“腦-計(jì)算機(jī)接口”技術(shù)會(huì)議，來(lái)自美國(guó)、加拿大、英國(guó)、德國(guó)、奧地利和意大利的50余名科學(xué)家和工程師參加了此次會(huì)議。經(jīng)過(guò)為期三天的討論，與會(huì)專家深化了對(duì)“腦-計(jì)算機(jī)接口”的認(rèn)識(shí)，并就“腦-計(jì)算機(jī)接口”定義達(dá)成了共識(shí)。美國(guó)學(xué)者喬納森·沃爾帕在關(guān)于此次會(huì)議的綜述中寫道：“腦-計(jì)算機(jī)接口是一種不依賴于腦的正常外周神經(jīng)和肌肉輸出途徑的交流與控制通道。目前，腦機(jī)接口研究與開(kāi)發(fā)的主要驅(qū)動(dòng)力在于，人們期待腦機(jī)接口技術(shù)能為那些因神經(jīng)肌肉嚴(yán)重?fù)p傷而無(wú)法使用傳統(tǒng)輔助交流方式的患者帶來(lái)價(jià)值。”“與任何交流和控制系統(tǒng)類似，腦-計(jì)算機(jī)接口包含輸入、輸出和可將前者轉(zhuǎn)換為后者的翻譯算法。腦-計(jì)算機(jī)接口的輸入由腦活動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)特定特征以及用于測(cè)量該特征的方法組成。”“每個(gè)腦-計(jì)算機(jī)接口都使用特定的算法將其輸入（如其選定的腦電圖特征）轉(zhuǎn)換為輸出控制信號(hào)。該算法可能包括線性或非線性方程、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或其他方法，并能通過(guò)持續(xù)調(diào)整關(guān)鍵參數(shù)來(lái)適應(yīng)用戶提供的輸入的關(guān)鍵特征。腦-計(jì)算機(jī)接口的輸出可以是光標(biāo)移動(dòng)、字母或圖標(biāo)選擇或其他形式的設(shè)備控制，并給用戶和腦-計(jì)算機(jī)接口提供可用于適應(yīng)的反饋，以優(yōu)化交流。”[6]
不難看出，這次會(huì)議采用了“腦-計(jì)算機(jī)接口”，而不是“腦-機(jī)器接口”的表述方式。在信息傳輸方向上，著重強(qiáng)調(diào)了由輸入到輸出，亦即由腦向外部設(shè)備輸出信息的方向特征，同時(shí)又指出外部設(shè)備有必要給用戶和腦機(jī)接口提供信息反饋。這可以說(shuō)已初步統(tǒng)合了維達(dá)爾的腦控主張和約瑟夫的控腦主張。維達(dá)爾將腦與計(jì)算機(jī)的直接交流視作人機(jī)交流的終極目標(biāo)，由于在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)不具有可行性，因此首屆國(guó)際“腦-計(jì)算機(jī)接口”技術(shù)會(huì)議認(rèn)為應(yīng)將在醫(yī)療與康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)定為“腦-計(jì)算機(jī)接口”近期研究的主要目標(biāo)。這顯然更加接近約瑟夫的立場(chǎng)。此次學(xué)術(shù)會(huì)議由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院下屬機(jī)構(gòu)組織召開(kāi)，形成這一共識(shí)并不令人感到意外。
雖然參加首屆國(guó)際“腦-計(jì)算機(jī)接口”技術(shù)會(huì)議的學(xué)者對(duì)“腦-計(jì)算機(jī)接口”的內(nèi)涵作出了明確的界定，并一致主張采納“腦-計(jì)算機(jī)接口”的表述方式，但部分學(xué)者此后仍堅(jiān)持使用“腦-機(jī)器接口”這一術(shù)語(yǔ)。這從美國(guó)神經(jīng)科學(xué)家約翰·多諾霍2002年的一篇綜述中可以看得非常清楚。[7]多諾霍在這篇題為《大腦皮層與機(jī)器的連接：腦接口領(lǐng)域的最新進(jìn)展》的文章第一段寫道：“腦-機(jī)器接口（一個(gè)既有概念）的創(chuàng)建近期再次引起廣泛關(guān)注……‘腦-機(jī)器接口’‘腦-計(jì)算機(jī)接口’‘神經(jīng)假體’和‘神經(jīng)機(jī)器人’等術(shù)語(yǔ)正廣泛出現(xiàn)在學(xué)術(shù)論文與大眾媒體之中。”很明顯，多諾霍完全知曉“腦-計(jì)算機(jī)接口”這一術(shù)語(yǔ)當(dāng)時(shí)已流行甚廣，但他仍不肯放棄使用“腦-機(jī)器接口”這一術(shù)語(yǔ)。多諾霍把“腦-機(jī)器接口”區(qū)分成輸出型和輸入型兩大類，認(rèn)為用戶不僅可以通過(guò)輸出型“腦-機(jī)器接口”驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)或機(jī)器人假肢等外部設(shè)備，甚至是癱瘓肢體，還可以經(jīng)由輸入型“腦-機(jī)器接口”對(duì)人腦進(jìn)行局部電刺激以產(chǎn)生感覺(jué)，如知覺(jué)或視覺(jué)等。由此可見(jiàn)，在多諾霍看來(lái)，計(jì)算機(jī)和機(jī)器人假肢都屬于機(jī)器的子集，機(jī)器既包含機(jī)器人假肢，也包含計(jì)算機(jī)。換言之，“腦-機(jī)器接口”不僅是一個(gè)“既有概念”，而且是一個(gè)包含“腦-計(jì)算機(jī)接口”在內(nèi)的外延更廣的概念。
不過(guò)，也有一些學(xué)者把“腦-機(jī)器接口”和“腦-計(jì)算機(jī)接口”視作完全可以互換使用的兩種表述。例如，美國(guó)杜克大學(xué)的兩位學(xué)者在2006年合作發(fā)表的《腦-機(jī)器接口：過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)》一文中，就沒(méi)有對(duì)兩者進(jìn)行嚴(yán)格的區(qū)分。[8]
21世紀(jì)初期，學(xué)者們要么不加區(qū)分地使用“腦-計(jì)算機(jī)接口”與“腦-機(jī)器接口”，要么嚴(yán)格區(qū)分這兩種表述的用法。面對(duì)這種混亂局面，在2013年召開(kāi)的第五屆國(guó)際“腦-計(jì)算機(jī)接口”會(huì)議上，與會(huì)者認(rèn)定“腦-計(jì)算機(jī)接口”也稱作“腦-機(jī)器接口”，二者擁有相同的含義，可以互換使用。[9]美國(guó)華盛頓大學(xué)西雅圖分校學(xué)者拉杰什·拉奧2013年出版《腦機(jī)接口導(dǎo)論》時(shí)也指出，“腦-計(jì)算機(jī)接口”亦即“腦-機(jī)器接口”。[10]這是一部介紹腦機(jī)接口的入門書籍，對(duì)社會(huì)影響甚大。自此之后，一些人就不再有意識(shí)地區(qū)別使用“腦-計(jì)算機(jī)接口”與“腦-機(jī)器接口”，亦即兩者都可以直接翻譯成“腦機(jī)接口”。雖說(shuō)兩者的含義已不再有差異，但與“腦-機(jī)器接口”相比，人們近年來(lái)更偏愛(ài)使用“腦-計(jì)算機(jī)接口”這一表述形式。
盡管當(dāng)今學(xué)界已不再有意識(shí)地區(qū)別使用“腦-計(jì)算機(jī)接口”與“腦-機(jī)器接口”，但隨著腦機(jī)接口研究的深入，越來(lái)越多的人意識(shí)到像腦電帽這樣的非侵入式腦機(jī)接口與將電極植入顱內(nèi)的侵入式腦機(jī)接口存在很大差別，從安全監(jiān)管與倫理治理的角度出發(fā)，最好不要將二者籠統(tǒng)地稱為腦機(jī)接口。于是，有學(xué)者提出，在缺乏更好的術(shù)語(yǔ)替代方案的情況下，應(yīng)恢復(fù)對(duì)“腦-計(jì)算機(jī)接口”與“腦-機(jī)器接口”的使用區(qū)分，建議將非侵入式腦機(jī)接口稱作“腦-計(jì)算機(jī)接口”，將侵入式腦機(jī)接口稱作“腦-機(jī)器接口”，以提醒大眾和監(jiān)管者注意技術(shù)的不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。[11]不過(guò)，這一主張于2024年提出，是否能獲得學(xué)界的認(rèn)同，尚需接受時(shí)間的檢驗(yàn)。
腦機(jī)接口定義在美國(guó)的新變化
雖然在“腦-計(jì)算機(jī)接口”這一術(shù)語(yǔ)誕生40年后，美國(guó)學(xué)者已不必再為選用“腦-計(jì)算機(jī)接口”還是“腦-機(jī)器接口”表述而苦惱，但是人們對(duì)“腦機(jī)接口”概念的理解仍然存在分歧。例如，美國(guó)學(xué)者喬納森·沃爾帕和伊麗莎白·沃爾帕在2012年出版的《腦機(jī)接口：原理與實(shí)踐》[12]一書中，基于過(guò)去十年間多篇綜述中的討論明確給出腦機(jī)接口定義：“腦機(jī)接口為中樞神經(jīng)系統(tǒng)提供新的輸出，這種輸出既非神經(jīng)肌肉型也非激素型。腦機(jī)接口是一種測(cè)量中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)并將其轉(zhuǎn)化為人工輸出的系統(tǒng)，該人工輸出可替代、恢復(fù)、增強(qiáng)、補(bǔ)充或改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)的自然輸出，從而改變中樞神經(jīng)系統(tǒng)與其外部或內(nèi)部環(huán)境之間的持續(xù)交互。”
首先，這一定義拓寬了腦機(jī)接口的信息采集范圍。“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”由腦和脊髓組成，腦又包括大腦（cerebrum）、間腦（diencephalon）、腦干（brainstem）和小腦（cerebellum）。據(jù)此定義，腦機(jī)接口并不一定與腦本身相連，脊髓與外部設(shè)備之間的溝通設(shè)備依然可以納入腦機(jī)接口研究領(lǐng)域。其次，這一定義揭示了腦機(jī)接口輸出的五種應(yīng)用可能。舉例來(lái)講，失去肢體控制能力的患者可通過(guò)腦機(jī)接口控制電動(dòng)輪椅，即腦機(jī)接口輸出可“替代”患者的自然輸出；因多發(fā)性硬化癥導(dǎo)致膀胱功能喪失的患者可通過(guò)腦機(jī)接口刺激膀胱周圍的神經(jīng)，從而實(shí)現(xiàn)排尿功能，此類腦機(jī)接口輸出可“恢復(fù)”患者的自然輸出；用戶可以利用腦機(jī)接口對(duì)自己的注意力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并適時(shí)用聲音提醒自己集中注意力，即腦機(jī)接口輸出可“增強(qiáng)”用戶的自然輸出；用戶可以通過(guò)腦機(jī)接口操控“第三只手”輔助工作，即腦機(jī)接口輸出可“補(bǔ)充”神經(jīng)肌肉的自然輸出；利用腦機(jī)接口對(duì)中風(fēng)患者受損腦區(qū)的信息進(jìn)行提取與解讀，并借此控制假肢或刺激肌肉使手臂運(yùn)動(dòng)更加正常，此類腦機(jī)接口輸出可“改善”大腦對(duì)肢體的操控。最后，這一定義還提及“中樞神經(jīng)系統(tǒng)與其外部或內(nèi)部環(huán)境之間的持續(xù)交互”問(wèn)題。作者在書中解釋道，“這些交互包括其對(duì)環(huán)境的運(yùn)動(dòng)輸出以及從環(huán)境接收的感覺(jué)輸入。腦機(jī)接口通過(guò)測(cè)量中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)并將其轉(zhuǎn)換為影響環(huán)境的人工輸出，不僅改變了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的輸出，還改變了來(lái)自環(huán)境的感覺(jué)輸入。這些感覺(jué)輸入的變化通常稱作反饋”。很明顯，作者接受了多諾霍的觀點(diǎn)，認(rèn)為就信息輸出方向而言，腦機(jī)接口存在輸出型和輸入型兩大類。
值得注意的是，兩位美國(guó)學(xué)者喬納森·沃爾帕與瓊·哈金斯聯(lián)名在給第五屆國(guó)際“腦-計(jì)算機(jī)接口”會(huì)議論文集寫“前言”時(shí)，將腦機(jī)接口的定義修改為“把腦活動(dòng)轉(zhuǎn)化為新的輸出，以替代、恢復(fù)、增強(qiáng)、補(bǔ)充或改善腦自然輸出”。[13]在此定義中，其仍然認(rèn)為腦機(jī)接口輸出存在五種應(yīng)用可能，但卻用“腦”替換了“中樞神經(jīng)”。也就是說(shuō)，腦機(jī)接口的信息采集區(qū)域已不再包括脊髓。
2013年4月，美國(guó)政府宣布啟動(dòng)“腦計(jì)劃”（BRAIN Initiative）。美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院隨即成立專項(xiàng)工作組。該工作組與科學(xué)界協(xié)商后，于2014年6月向美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院咨詢委員會(huì)提交了一份實(shí)施方案建議報(bào)告。這份對(duì)美國(guó)的腦科學(xué)研究產(chǎn)生重大影響的報(bào)告附錄了一篇題為《腦計(jì)劃將如何推進(jìn)臨床研究》的子報(bào)告。在這篇子報(bào)告中，腦機(jī)接口被定義為：“腦機(jī)接口是一種技術(shù)手段，旨在為因創(chuàng)傷或中風(fēng)導(dǎo)致癱瘓的患者恢復(fù)對(duì)外部設(shè)備的主觀意圖控制。”這一定義明顯將健康個(gè)體排除至腦機(jī)接口應(yīng)用對(duì)象之外。在此定義之后，還有這樣的一段解釋：“腦機(jī)接口的目標(biāo)是：（a）通過(guò)記錄植入腦中的微電極信號(hào)來(lái)捕捉主觀意圖，（b）將代表意圖的‘神經(jīng)編碼’轉(zhuǎn)化為特定的命令信號(hào)，以及（c）將該命令與諸如機(jī)械臂、計(jì)算機(jī)之類輔助設(shè)備，或與被直接植入外周神經(jīng)的電極耦合。”[14]可見(jiàn)，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院當(dāng)時(shí)關(guān)心的是將電極植入顱內(nèi)的侵入式腦機(jī)接口，至于將電極置于頭皮之上的非侵入式腦機(jī)接口并不在其資助對(duì)象范圍內(nèi)。此外，這份子報(bào)告還進(jìn)一步擴(kuò)大了腦機(jī)接口信號(hào)的輸出范圍，未來(lái)，輸出不僅可以針對(duì)計(jì)算機(jī)、機(jī)械臂等外部設(shè)備，還可以針對(duì)特定區(qū)域的外周神經(jīng)。這意味著腦-脊接口和腦-肌接口也都可以視作腦機(jī)接口。
“腦計(jì)劃”的另一家實(shí)施單位是美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）。在“腦計(jì)劃”啟動(dòng)之前，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局已在腦科學(xué)領(lǐng)域布局了一批研究專項(xiàng)，其中不少專項(xiàng)與腦機(jī)接口關(guān)聯(lián)甚密，只是沒(méi)有以腦機(jī)接口命名。例如，“人類輔助神經(jīng)設(shè)備”（HAND）專項(xiàng)、“革命性假體”（Revolutionizing Prosthetics）專項(xiàng)、“重建記憶編碼的集成神經(jīng)器件”（REMIND）專項(xiàng)、“可靠神經(jīng)接口技術(shù)”（RE-NET）專項(xiàng)，“加速學(xué)習(xí)”（Accelerated Learning Program）專項(xiàng)、“認(rèn)知技術(shù)威脅告警系統(tǒng)”（CT2WS）專項(xiàng)、“神經(jīng)功能、活動(dòng)、結(jié)構(gòu)與技術(shù)”（Neuro-FAST）專項(xiàng)等。[15]這些專項(xiàng)的主要目的是恢復(fù)神經(jīng)或行為功能，或改善人類的訓(xùn)練與表現(xiàn)。鑒于眾多研究顯示將侵入式腦機(jī)接口應(yīng)用于健康個(gè)體仍有很長(zhǎng)的一段路要走，所以美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局在推進(jìn)“腦計(jì)劃”過(guò)程中，于2018年推出了“下一代非侵入式神經(jīng)技術(shù)”（N3）專項(xiàng)。該專項(xiàng)旨在為健全的現(xiàn)役軍人開(kāi)發(fā)能在大腦與機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)高性能雙向通信的可穿戴設(shè)備，以高效控制無(wú)人機(jī)、無(wú)人車、主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)防御系統(tǒng)等，進(jìn)而在復(fù)雜軍事任務(wù)中遂行多任務(wù)處理。[16]與其他專項(xiàng)不同，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局在N3專項(xiàng)說(shuō)明中使用了“腦機(jī)接口”這一術(shù)語(yǔ)。[17]顯然，在美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局主管看來(lái)，那些使用腦電圖、經(jīng)顱電刺激等技術(shù)研制的非侵入式神經(jīng)接口就是腦機(jī)接口的一種。如此一來(lái)，腦機(jī)接口的外延不僅由醫(yī)療領(lǐng)域延伸至軍事領(lǐng)域，還由侵入式延伸至非侵入式。
隨著“腦計(jì)劃”的推進(jìn)，一批腦機(jī)接口設(shè)備由基礎(chǔ)研究階段邁入應(yīng)用研究、乃至市場(chǎng)準(zhǔn)入階段。為此，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（USFDA）于2021年出臺(tái)了一份指導(dǎo)文件：《用于癱瘓或截肢患者的植入式腦機(jī)接口設(shè)備——非臨床測(cè)試與臨床注意事項(xiàng)》。在這份針對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)比較大的侵入式腦機(jī)接口制定的文件中，有這樣的一段描述：“本指南文件中所指的植入式腦機(jī)接口設(shè)備，是指通過(guò)與中樞或外周神經(jīng)系統(tǒng)接口，恢復(fù)癱瘓或截肢患者喪失的運(yùn)動(dòng)和／或感覺(jué)功能的神經(jīng)假體裝置。”[18]在這個(gè)定義中，信號(hào)采集對(duì)象由中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)一步延伸至外周神經(jīng)系統(tǒng)，亦即與外周神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的設(shè)備，例如，肌-機(jī)接口或眼-機(jī)接口也被納入腦機(jī)接口研究領(lǐng)域。
學(xué)界和政府機(jī)構(gòu)之間，政府機(jī)構(gòu)與政府機(jī)構(gòu)之間，對(duì)腦機(jī)接口理解不一，這很容易引起不必要的混亂。美國(guó)的腦機(jī)接口學(xué)術(shù)共同體意識(shí)到這一問(wèn)題后，便開(kāi)始嘗試尋找解決方案。2024年初，美國(guó)腦機(jī)接口協(xié)會(huì)成立了一個(gè)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)制定腦機(jī)接口定義的特別委員會(huì)。該委員會(huì)于當(dāng)年2月向腦機(jī)接口領(lǐng)域的利益相關(guān)者發(fā)起了一項(xiàng)問(wèn)卷調(diào)查。共有147名受訪者參與，其中94人為腦機(jī)接口協(xié)會(huì)會(huì)員。該問(wèn)卷包含三個(gè)與定義的具體組成部分密切相關(guān)的多項(xiàng)選擇題：一是腦機(jī)接口定義是否應(yīng)更加明確地將腦，而非整個(gè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)界定為接口目標(biāo)？二是腦機(jī)接口定義是否應(yīng)包含對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)或修改腦功能的描述，例如，是否僅限于采集和解碼腦信號(hào)？三是腦機(jī)接口定義是否應(yīng)要求腦活動(dòng)包含用戶當(dāng)前的意圖信息？此外，該問(wèn)卷還包含一個(gè)傾向采納哪一個(gè)修訂版定義的多項(xiàng)選擇題。
調(diào)查結(jié)果顯示，大多數(shù)受訪者認(rèn)為：其一，只有腦才可以成為接口目標(biāo)；其二，信息流動(dòng)的方向可以是從腦到環(huán)境，從環(huán)境到腦，或兩者兼有；其三，使用腦機(jī)接口監(jiān)測(cè)腦活動(dòng)時(shí)不一定要包含用戶意圖信息。
基于上述問(wèn)卷調(diào)查，美國(guó)腦機(jī)接口協(xié)會(huì)于2024年5月投票確定了如下腦機(jī)接口工作定義：“腦機(jī)接口是一種能夠監(jiān)測(cè)腦活動(dòng)并將其實(shí)時(shí)（或近乎實(shí)時(shí)）轉(zhuǎn)化為功能性輸出信號(hào)的系統(tǒng)，以替代、恢復(fù)、增強(qiáng)、補(bǔ)充和／或改善腦的自然輸出，從而改變腦與外部或內(nèi)部環(huán)境之間的持續(xù)交互。該系統(tǒng)還可通過(guò)定向傳輸刺激來(lái)調(diào)節(jié)腦活動(dòng)，從而為腦創(chuàng)建具有功能價(jià)值的信息輸入。”[19]
與其他定義不同，這一定義特別強(qiáng)調(diào)將所檢測(cè)到的腦活動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)或近乎實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)化為輸出信號(hào)問(wèn)題。這意味著將采集到的腦電信號(hào)傳輸?shù)皆粕洗鎯?chǔ)，再借用其他機(jī)構(gòu)的算法模型進(jìn)行解碼的系統(tǒng)不能算作腦機(jī)接口。而且，這一定義不認(rèn)為與腦神經(jīng)、外周神經(jīng)或肌肉相連的接口屬于腦機(jī)接口，這意味著人工耳蝸、眼-機(jī)接口和肌-機(jī)接口也不能算作腦機(jī)接口。此外，腦機(jī)接口的目的在于改變腦與外部或內(nèi)部環(huán)境之間的持續(xù)交互，即腦機(jī)接口不局限于向外部設(shè)備輸送信息，也可以向癱瘓的肢體神經(jīng)輸送信息，還可以向腦神經(jīng)元群反饋信息或者對(duì)腦進(jìn)行定向刺激。
中國(guó)腦機(jī)接口主流定義的內(nèi)涵與特點(diǎn)
中國(guó)學(xué)者在從事腦機(jī)接口的理論或應(yīng)用研究時(shí)，大多未在文章中明確腦機(jī)接口的定義，即使有一些學(xué)者在文章中對(duì)腦機(jī)接口的含義進(jìn)行了說(shuō)明，也基本上為國(guó)外的某一篇文獻(xiàn)觀點(diǎn)的轉(zhuǎn)述，或多篇文獻(xiàn)觀點(diǎn)的綜述。例如，《腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)展望》一文援引了多篇英文文獻(xiàn)，將腦機(jī)接口定義為：“‘腦機(jī)接口’（Brain Computer Interface, BCI；也稱Brain-Machine Interface, BMI），能夠繞過(guò)外周神經(jīng)和肌肉直接在大腦與外部設(shè)備之間建立一種全新的通信與控制通道。它在運(yùn)動(dòng)障礙患者的康復(fù)以及從物理或認(rèn)知層面增強(qiáng)人類工作能力等多個(gè)領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。”[20]
這個(gè)定義強(qiáng)調(diào)直接在“大腦”和“外部設(shè)備”之間建立通信與控制通道。大腦的外延小于腦，更小于中樞神經(jīng)系統(tǒng)；外部設(shè)備包括計(jì)算機(jī)、機(jī)械臂等，但不含功能受損的脊椎、手臂和下肢。而且，這個(gè)定義沒(méi)有強(qiáng)調(diào)“交互”與“反饋”。顯然，這是狹義的腦機(jī)接口定義。根據(jù)這一定義，很多研究都得排除到腦機(jī)接口研究領(lǐng)域之外。
伏云發(fā)團(tuán)隊(duì)曾對(duì)腦機(jī)接口定義問(wèn)題進(jìn)行過(guò)深入探討，并提出自己的獨(dú)特見(jiàn)解。該團(tuán)隊(duì)2024年在題為《考量與討論：腦機(jī)接口的清晰定義和明確范疇》的英文述評(píng)中寫道：“基于現(xiàn)有腦機(jī)接口定義，本述評(píng)給出如下腦機(jī)接口定義：當(dāng)用戶主動(dòng)執(zhí)行特定的心理任務(wù)或接收特定的外部刺激時(shí)，由特定的傳感器技術(shù)獲取中樞神經(jīng)系統(tǒng)（用戶的腦）產(chǎn)生的信號(hào)，把表征或編碼用戶意圖（特定心理任務(wù)或外部刺激）的腦信號(hào)特征直接轉(zhuǎn)化為與以計(jì)算機(jī)為核心的機(jī)器系統(tǒng)交互的通信和控制命令，并把交互的結(jié)果在線反饋（包括神經(jīng)反饋）給用戶，以主動(dòng)調(diào)節(jié)其心理活動(dòng)策略，為用戶提供新型的人機(jī)交互方式。”[21]
2025年，伏云發(fā)團(tuán)隊(duì)在《基于想象的腦機(jī)接口交互原理與實(shí)踐》一書中仍沿襲這一定義，[22]表明團(tuán)隊(duì)主要成員經(jīng)過(guò)近一年的探究仍然覺(jué)得這一定義能夠很好地表達(dá)他們對(duì)腦機(jī)接口的理解。首先，在這個(gè)定義中，作者雖然強(qiáng)調(diào)信號(hào)須采集自中樞神經(jīng)系統(tǒng)，但同時(shí)指出此處的中樞神經(jīng)系統(tǒng)特指腦，亦即不包括脊髓。既然如此，不如直接將定義中的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”替換成“腦”更為明晰。這樣一來(lái)，就信號(hào)采集源頭而言，與美國(guó)腦機(jī)接口協(xié)會(huì)的定義就沒(méi)有什么不同。其次，該定義強(qiáng)調(diào)須“把交互的結(jié)果在線反饋（包括神經(jīng)反饋）給用戶”。其實(shí)，交互（interaction）必然是雙向的，亦即交互原本就包含反饋的意思。盡管此處的文字表述顯得不夠簡(jiǎn)潔，但所要表達(dá)的意思是清晰的，也就是需要實(shí)現(xiàn)“用戶”與“以計(jì)算機(jī)為核心的機(jī)械系統(tǒng)”之間的持續(xù)交互。這和美國(guó)腦機(jī)接口協(xié)會(huì)的定義有相似之處，但不完全相同。美國(guó)腦機(jī)接口協(xié)會(huì)強(qiáng)調(diào)的是“腦與外部或內(nèi)部環(huán)境之間的持續(xù)交互”。“用戶”的外延比“腦”更廣。“外部或內(nèi)部環(huán)境”的外延又比“以計(jì)算機(jī)為核心的機(jī)械系統(tǒng)”更為寬泛。最后，該定義強(qiáng)調(diào)須將“腦信號(hào)特征直接轉(zhuǎn)化”為通信和控制命令，美國(guó)腦機(jī)接口協(xié)會(huì)的定義則強(qiáng)調(diào)須“實(shí)時(shí)（或近乎實(shí)時(shí)）轉(zhuǎn)化”，兩者在本質(zhì)上也沒(méi)有什么差異，都強(qiáng)調(diào)需要嚴(yán)控信號(hào)轉(zhuǎn)化的時(shí)滯。此外，美國(guó)腦機(jī)接口協(xié)會(huì)的定義還強(qiáng)調(diào)腦機(jī)接口要“以替代、恢復(fù)、增強(qiáng)、補(bǔ)充和／或改善腦的自然輸出”為目的，而上述定義中則沒(méi)有類似表述。
與國(guó)內(nèi)學(xué)者給出的腦機(jī)接口定義相比，中國(guó)科學(xué)技術(shù)部官方網(wǎng)站2024年公布《腦機(jī)接口研究倫理指引》中的腦機(jī)接口定義則顯得更為合理。“腦機(jī)接口是在大腦與外部設(shè)備之間創(chuàng)建信息通道，實(shí)現(xiàn)兩者之間直接信息交互的新型交叉技術(shù)。它通過(guò)記錄裝置采集顱內(nèi)或腦外的大腦神經(jīng)活動(dòng)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模型等對(duì)神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行解碼，解析出神經(jīng)活動(dòng)中蘊(yùn)含的主觀意圖等信息，基于這些信息輸出相應(yīng)的指令，操控外部裝置實(shí)現(xiàn)與人類主觀意愿一致的行為，并接收來(lái)自外部設(shè)備的反饋信號(hào)，構(gòu)成一個(gè)交互式的閉環(huán)系統(tǒng)。腦機(jī)接口應(yīng)用主要包括醫(yī)療健康、交流溝通、生活?yuàn)蕵?lè)等方面，特別是改善神經(jīng)性癱瘓疾病患者的運(yùn)動(dòng)、交流、感知功能。”[23]
這一定義的特點(diǎn)是，其一，將信息采集區(qū)域局限在“大腦”，而不是整個(gè)腦，甚至是中樞神經(jīng)系統(tǒng)。其二，將信息輸出對(duì)象限定為外部設(shè)備，不包含脊髓或癱瘓肢體神經(jīng)。其三，強(qiáng)調(diào)直接信息交互，不能只對(duì)腦活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不及時(shí)對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行操控。其四，強(qiáng)調(diào)須為交互式的閉環(huán)系統(tǒng)，沒(méi)有信息反饋環(huán)節(jié)的不算。其五，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用場(chǎng)景不限于醫(yī)療健康領(lǐng)域，還可以擴(kuò)展到生活?yuàn)蕵?lè)領(lǐng)域。其六，指出實(shí)現(xiàn)方式包括通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模型等對(duì)神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行解碼，突出算法模型的重要性。其七，強(qiáng)調(diào)“腦控”但沒(méi)有提及“控腦”，意味著腦深部刺激之類研究不在考慮范圍內(nèi)。此外，該定義對(duì)“操控外部裝置實(shí)現(xiàn)與人類主觀意愿一致的行為”的強(qiáng)調(diào)也很有特色。此處的“人類”也許替換成“用戶”更為貼切。對(duì)“主觀意愿”的強(qiáng)調(diào)勢(shì)必會(huì)將用戶自主性問(wèn)題納入討論范圍。
顯然，中國(guó)科學(xué)技術(shù)部認(rèn)可的這一腦機(jī)接口定義不是廣義的腦機(jī)接口定義。這和歐盟理事會(huì)總秘書處通過(guò)的腦機(jī)接口定義有不少相似之處。歐盟理事會(huì)總秘書處在2024年發(fā)表的題為《從愿景到現(xiàn)實(shí)：腦機(jī)接口的潛力與風(fēng)險(xiǎn)》的報(bào)告將腦機(jī)接口定義為：“腦機(jī)接口是指一系列能夠?qū)崿F(xiàn)大腦與外部設(shè)備直接通信的神經(jīng)技術(shù)。這類系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)并解碼大腦電信號(hào)，將這些神經(jīng)沖動(dòng)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令，使用戶無(wú)需依賴肢體動(dòng)作，僅憑思維活動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)或外部設(shè)備之間的交互。”[24]不難看出，中國(guó)科學(xué)技術(shù)部通過(guò)的腦機(jī)接口定義和歐盟理事會(huì)總秘書處通過(guò)的腦機(jī)接口定義都沒(méi)有將“控腦”，即通過(guò)定向輸送刺激信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)腦活動(dòng)、修改腦功能這一情形納入腦機(jī)接口研究領(lǐng)域。與美國(guó)腦機(jī)接口協(xié)會(huì)的定義相比，中國(guó)和歐盟的上述定義顯得更為謹(jǐn)慎。歐盟的上述定義甚至回避腦機(jī)接口對(duì)增強(qiáng)健康人群的學(xué)習(xí)與工作能力的潛在價(jià)值，因而比中國(guó)的上述定義還要保守。
由上述討論可知，大多數(shù)腦機(jī)接口定義都主張，一是沒(méi)有將腦信號(hào)作為交流或控制主要信號(hào)源的，不能算作腦機(jī)接口；二是只對(duì)腦信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不利用腦信號(hào)對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)操控的，不能算作腦機(jī)接口；三是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大腦與外部設(shè)備之間直接信息交互，或沒(méi)有在線反饋的，不能算作腦機(jī)接口；四是只對(duì)腦進(jìn)行定向刺激，沒(méi)有對(duì)腦信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和解碼的，不能算作腦機(jī)接口。
結(jié)語(yǔ)
弄清某事物的來(lái)龍去脈，首先需明確“該事物究竟是什么”，也就是說(shuō)要給出該事物的定義；而關(guān)于該事物的定義，又恰恰是歷史演變的產(chǎn)物。這意味著，對(duì)任何事物進(jìn)行概念界定都不可避免地會(huì)烙上時(shí)代的印記，任何事物的定義都會(huì)隨著人類認(rèn)識(shí)的深化而不斷發(fā)生變化。因此考察某事物的定義的演變，有助于深化對(duì)該事物的本質(zhì)與特征的理解。誠(chéng)然，腦機(jī)接口也不例外。
通過(guò)系統(tǒng)梳理腦機(jī)接口定義可以看出，“腦機(jī)接口”源自于英文“Brain Computer Interface（BCI）”和“Brain Machine Interface（BMI）”。早期，BCI被用于指代可穿戴式或曰非侵入式腦機(jī)接口，BMI被用于指代將電極植入顱內(nèi)的侵入式腦機(jī)接口。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，二者演變?yōu)楹x相同，可相互替代的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。盡管如此，隨著計(jì)算機(jī)的普及，越來(lái)越多的人傾向使用BCI，而不是BMI，以致后來(lái)BMI已很少見(jiàn)諸報(bào)端。當(dāng)前，“腦機(jī)接口”既包括非侵入式，也包括侵入式。出于安全監(jiān)管與倫理治理的需要，有學(xué)者建議不要籠統(tǒng)地使用“腦機(jī)接口”，可考慮恢復(fù)對(duì)BCI和BMI的使用區(qū)分。
盡管腦機(jī)接口定義近年來(lái)在不斷地發(fā)展變化，但這些定義都將大腦與外部設(shè)備之間的直接信息交互作為基礎(chǔ)。美國(guó)腦機(jī)接口協(xié)會(huì)在定義腦機(jī)接口時(shí)，強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)信號(hào)處理和腦與環(huán)境之間的雙向調(diào)控，而且監(jiān)測(cè)、調(diào)控的對(duì)象不局限于大腦，可以是腦內(nèi)其他區(qū)域。中國(guó)學(xué)界的腦機(jī)接口定義則顯得比較謹(jǐn)慎，雖然強(qiáng)調(diào)雙向信息交互，但定義主要針對(duì)“腦控”型腦機(jī)接口，而非“控腦”型腦機(jī)接口。這和歐盟學(xué)者的態(tài)度非常接近。不過(guò)，歐盟主流的腦機(jī)接口定義更為保守，他們重視的是腦機(jī)接口在醫(yī)療與康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)應(yīng)用于健康人群的增強(qiáng)型腦機(jī)接口則持否定態(tài)度。
腦機(jī)接口定義在各國(guó)之間呈現(xiàn)的差別，不僅反映出各國(guó)在技術(shù)發(fā)展階段與研究側(cè)重點(diǎn)上的不同，也體現(xiàn)了各國(guó)在科技治理理念與文化價(jià)值觀上的差異。這對(duì)腦機(jī)接口的跨國(guó)研究合作與監(jiān)管協(xié)調(diào)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。若想讓腦機(jī)接口成為造福于人類的利器，各國(guó)就有必要堅(jiān)持人類命運(yùn)共同體理念和“科技向善”的價(jià)值導(dǎo)向，始終以使用者的福祉為重，對(duì)腦機(jī)接口的概念內(nèi)涵與研究邊界進(jìn)行持續(xù)的反思與協(xié)商。唯有此，方能盡快形成國(guó)際公認(rèn)的腦機(jī)接口階段性統(tǒng)一定義，使這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展既不背離人文關(guān)懷的初衷，也不迷失倫理指引的方向。
就國(guó)內(nèi)科技治理而言，政府在激勵(lì)腦機(jī)接口技術(shù)創(chuàng)新時(shí)，需要注意兩種傾向。一是過(guò)度泛化對(duì)腦機(jī)接口的解釋。腦機(jī)接口成為熱門研究領(lǐng)域之后，為了獲取更多的政策紅利，很多實(shí)際上與腦機(jī)接口無(wú)關(guān)的研究也被說(shuō)成是腦機(jī)接口研究，以致腦機(jī)接口領(lǐng)域“虛火旺盛”。二是過(guò)度窄化對(duì)腦機(jī)接口的解釋。開(kāi)展腦機(jī)接口技術(shù)創(chuàng)新，關(guān)鍵是要能夠解決醫(yī)療、康復(fù)、教育、軍事等領(lǐng)域的需求問(wèn)題。在解決問(wèn)題過(guò)程中，不能一開(kāi)始就對(duì)可能的路徑設(shè)限。因此沒(méi)有必要把監(jiān)測(cè)、調(diào)控對(duì)象局限于大腦，也沒(méi)有必要排斥腦深部電刺激之類“控腦”研究。要而言之，要規(guī)范、引領(lǐng)腦機(jī)接口技術(shù)創(chuàng)新，有關(guān)部門有必要進(jìn)一步明確腦機(jī)接口的概念內(nèi)涵與研究邊界。
（本文系教育部哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究重大課題攻關(guān)項(xiàng)目“工程科學(xué)哲學(xué)基本理論問(wèn)題研究”的階段性成果，項(xiàng)目編號(hào)：23JZD006；北京大學(xué)哲學(xué)系碩士研究生梁澤仁、博士研究生楊軍潔對(duì)本文亦有貢獻(xiàn)）
注釋
[1]趙繼宗：《腦機(jī)接口：拓展人腦疆界的革命性技術(shù)與神經(jīng)外科學(xué)的未來(lái)》，《協(xié)和醫(yī)學(xué)雜志》，2025年第2期。
[2]J. J. Vidal, "Toward Direct Brain-Computer Communication," Annual Review of Biophysics, 1973, 2(1).
[3]A. B. Joseph, "Design Considerations for the Brain-Machine Interface," Medical Hypotheses, 1985, 17(3).
[4]I. S. Cooper, "Twenty-Five Years of Experience with Physiological Neurosurgery," Neurosurgery, 1981, 9(2).
[5][6]J. R. Wolpaw et al., "Brain-Computer Interface Technology: A Review of the First International Meeting," IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering, 2000, 8(2).
[7]J. P. Donoghue, "Connecting Cortex to Machines: Recent Advances in Brain Interfaces," Nature Neuroscience, 2002, 5(S11).
[8]M. A. Lebedev and M. A. L. Nicolelis, "Brain-Machine Interfaces: Past, Present and Future," Trends in Neurosciences, 2006, 29(9).
[9]J. E. Huggins et al., "Workshops of the Fifth International Brain-Computer Interface Meeting: Defining the Future," Brain-Computer Interfaces, 2014, 1(1); J. E. Huggins and J. R. Wolpaw, "Papers from the Fifth International Brain-Computer Interface Meeting: Preface," Journal of Neural Engineering, 2014, 11(3).
[10]R. P. N. Rao, Brain-Computer Interfacing: An Introduction, Cambridge University Press, 2013.
[11]U. G. Hofmann and T. Stieglitz, "Why Some BCI Should Still Be Called BMI," Nature Communications, 2024, 15.
[12]J. R. Wolpaw, Brain-Computer Interfaces: Principles and Practice, Oxford University Press, 2012.
[13]J. E. Huggins and J. R. Wolpaw, "Papers from the Fifth International Brain-Computer Interface Meeting: Preface," Journal of Neural Engineering, 2014, 11(3).
[14]C. Bargmann et al., "BRAIN 2025: A Scientific Vision," June 2014, https://braininitiative.nih.gov/sites/default/files/documents/brain2025_508c_2.pdf.
[15]R. A. Miranda et al., "DARPA-Funded Efforts in the Development of Novel Brain–Computer Interface Technologies," Journal of Neuroscience Methods, 2015, 244.
[16]M. Scudellari, "DARPA Funds Ambitious Brain-Machine Interface Program: The N3 Program Aims to Develop Wearable Devices That Let Soldiers Communicate Directly with Machines," May 2019, https://spectrum.ieee.org/darpa-funds-ambitious-neurotech-program.
[17]"N3: Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology," 2018, https://www.darpa.mil/research/programs/next-generation-nonsurgical-neurotechnology.
[18]"Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation - Non-clinical Testing and Clinical Considerations," May 2021, https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing.
[19]"BCI Definition," 2024, https://bcisociety.org/bci-definition/.
[20]肖松、程和平、吳朝暉等：《腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)展望》，《科學(xué)與社會(huì)》，2024年第3期。
[21]Y. Chen et al., "Considerations and Discussions on the Clear Definition and Definite Scope of Brain-Computer Interfaces," Frontiers in Neuroscience, 2024, 18.
[22]伏云發(fā)、楊幫華、陳樹(shù)耿等，《基于想象的腦機(jī)接口交互原理與實(shí)踐》，北京：電子工業(yè)出版社，2025年。
[23]《腦機(jī)接口研究倫理指引》，2024年2月2日，https://www.most.gov.cn/kjbgz/202402/W020250729544050390416.pdf。
[24]"From Vision to Reality: Promises and Risks of Brain-Computer Interfaces," September 2024, https://www.consilium.europa.eu/media/fh4fw3fn/art_braincomputerinterfaces_2024_web.pdf?utm_source=linkedin.com&utm_medium=social&utm_campaign=20241002-art-research-paper&utm_content=visual.
Redefining the Human–Machine Nexus: Conceptual Evolution and Boundary Formation in Brain-Computer Interface Research
Zhou Cheng
Abstract: Brain–Computer Interface (BCI), as a frontier technology aimed at extending human cognitive capabilities and realizing the long-term vision of seamless human-machine interaction, has attracted sustained attention from both academic and industrial communities. Despite growing academic interest, a unified and operational definition of BCI remains absent from current scholarly discourse. In the United States, academic definitions of BCI often highlight the functions of real-time signal processing and bidirectional modulation, with target monitoring extending beyond the brain. By contrast, Chinese academic discourse tends to adopt a more cautious and restrained definitional approach: although the notion of bidirectional information exchange is acknowledged, prevailing definitions predominantly emphasize brain-controlled models, with comparatively limited attention to brain control models. It is imperative for all countries to uphold the vision of a community with a shared future for mankind and the value of Science and Technology for Social Good, consistently prioritizing people's welfare. This article contends that sustained reflection and deliberation on the conceptual connotations and research boundaries of BCI are essential to expeditiously establish a widely recognized, provisional definition of BCI at the international level. It further emphasizes that interpretations of BCI should avoid both excessive generalization and undue narrowing.
Keywords: definition of brain-computer interface, conceptual evolution, brain computer interface, brain machine interface, human-machine interaction
責(zé) 編∕肖晗題 美 編∕周群英
