Das Gehirn-Computer-Chip hat das erste Jahr der Kommerzialisierung erreicht.

Mit der Entwicklung der Technologie rückt die Hirn-Komputer-Schnittstellen-Technologie allmählich von der Science-Fiction in die Realität und wird zum Mittelpunkt weltweiter Aufmerksamkeit. Als eine führende Technologie, die das Gehirn direkt mit externen Geräten verbindet, ermöglicht die Hirn-Komputer-Schnittstelle, dass die Mensch-Maschine-Interaktion sich von den Beschränkungen traditioneller Muskeln- oder Sprachbefehle befreien kann und allein durch die von dem Gehirn gesendeten Nervensignale realisiert werden kann.

Und das Kernkomponent dieser Technologie - der Hirn-Komputer-Chip - spielt eine Schlüsselrolle und bringt ständig positive Auswirkungen.

 01 Was ist eine Hirn-Komputer-Schnittstelle?

Das Funktionsprinzip der Hirn-Komputer-Schnittstelle basiert auf den elektrischen Signalen, die durch die Aktivität der Gehirnneuronen erzeugt werden. Wenn das Gehirn Aktivitäten wie Denken, Wahrnehmen und Bewegen durchführt, erfolgt die Informationsübertragung zwischen den Neuronen über elektrische Signale. Das System der Hirn-Komputer-Schnittstelle erfasst diese schwachen elektrischen Signale mithilfe spezieller Sensoren (Nervenelektroden) und wandelt sie dann durch eine Reihe komplexer Verarbeitungen und Algorithmenanalyse in Befehle um, die vom Computer verstanden werden können, um so die Steuerung externer Geräte zu ermöglichen. Beispielsweise können gelähmte Patienten mit Hilfe der Hirn-Komputer-Schnittstelle einen Roboterarm mit ihrem Gehirn steuern, um alltägliche Bewegungen auszuführen; Spielspieler können mit ihrer Vorstellung die Spielcharaktere steuern und so ein noch intensiveres Erlebnis gewinnen.

Derzeit wird die Hirn-Komputer-Schnittstellen-Technologie in der Regel gemäß dem Grad der "Invasivität" in nicht-invasive (außerhalb des Gehirns), invasive und semi-invasive Typen eingeteilt. Die nicht-invasive Hirn-Komputer-Schnittstelle ist am häufigsten. Sie sammelt die Gehirnsignale, indem man ein EEG-Kap auf der Kopfhaut trägt. Diese Methode ist einfach in der Bedienung und nicht invasiv, aber ihre Nachteile sind auch ziemlich offensichtlich. Da die Signale mehrere Gewebeschichten wie die Kopfhaut und den Schädelknochen durchdringen müssen, kommt es zu einer starken Signaldämpfung und einer niedrigen Auflösung. Die Klarheit der erfassten EEG-Signale ist begrenzt, was es schwierig macht, eine hochpräzise Steuerung zu erreichen. Die invasive Hirn-Komputer-Schnittstelle dagegen wird durch eine Schädeloperation durchgeführt, bei der Mikrodrahtelektroden direkt in das Gehirngewebe eingeführt werden, um so die Signale der Aktivität einzelner Neuronen in der Nähe zu erfassen. Sie hat eine extrem hohe Auflösung und Genauigkeit. Allerdings erfordert diese Methode eine sehr hohe chirurgische Technik und birgt das Risiko einer chirurgischen Infektion. Da die Elektroden als Fremdkörper in das Gehirn implantiert werden, kann es leicht zu einer Immunreaktion des Körpers kommen, was zu Problemen wie Signaldämpfung führt. Die semi-invasive Hirn-Komputer-Schnittstelle liegt zwischen den beiden. Sie implantiert die Elektroden in den Schädelknochen, aber nicht tief in das Gehirngewebe, um in gewissem Maße sowohl die Signalqualität als auch die Sicherheit zu berücksichtigen.

Verschiedene Typen von Hirn-Komputer-Schnittstellen haben in der praktischen Anwendung jeweils Vor- und Nachteile. Im Bereich der medizinischen Rehabilitation kann die nicht-invasive Hirn-Komputer-Schnittstelle zur Unterstützung von gelähmten Patienten bei ihrer Rehabilitationsbehandlung eingesetzt werden, um ihnen zu helfen, einen Teil ihrer Bewegungsfunktionen wiederherzustellen; Die invasive und semi-invasive Hirn-Komputer-Schnittstelle kann möglicherweise für schwere neurologische Krankheiten wie Epilepsie und Parkinson-Krankheit präzisere Behandlungsmethoden bieten, indem sie die Nervenregulation anwendet, um die Symptome zu lindern. In der Unterhaltungs- und Spielfilbranche wird erwartet, dass die Hirn-Komputer-Schnittstellen-Technologie den Spielern ein bisher nie dagewesenes intensives Erlebnis bringen kann und die Spielinteraktion natürlicher und flüssiger macht. Beim Steuern von Smart-Home-Geräten können die Benutzer einfach mit einem Befehl von ihrem Gehirn verschiedene Haushaltsgeräte bequem steuern und so einen bequemeren Lebensstil erreichen.

 02 Der Hirn-Komputer-Chip ist die Schlüsseltechnologie der Hirn-Komputer-Schnittstelle

Der Hirn-Komputer-Chip nimmt in einem System der Hirn-Komputer-Schnittstelle die zentrale Stellung ein und kann als das "Gehirn" des gesamten Systems bezeichnet werden. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Nervensignale des Gehirns zu lesen und diese bioelektrischen Signale in elektronische Befehle umzuwandeln, um die Schlüsselunterstützung für die Realisierung der Mensch-Maschine-Interaktion zu bieten. Genauer gesagt spielt der Hirn-Komputer-Chip eine unverzichtbare Rolle bei der Signalaufnahme, -verarbeitung und -übertragung.

Beim Signalaufnahme muss der Hirn-Komputer-Chip die Eigenschaften hoher Empfindlichkeit und Präzision haben, um die äußerst schwachen Nervensignale des Gehirns erfassen zu können. Da die Nervensignale des Gehirns sehr schwach sind, in der Regel im Mikrovolt-Bereich liegen und leicht von äußeren Störgeräuschen beeinträchtigt werden können, muss der Aufnahmesensor eine hervorragende Störunterdrückungsfähigkeit und ein hohes gemeinsames Modusunterdrückungsverhältnis haben, um sicherzustellen, dass die erfassten Signale real und zuverlässig sind.

Die Signalverarbeitung ist eine weitere wichtige Funktion des Hirn-Komputer-Chips. Die erfassten Nervensignale des Gehirns sind komplexe analoge Signale, die durch eine Reihe von Verarbeitungen im Inneren des Chips, wie Verstärkung, Filterung und Analog-Digital-Umwandlung, in digitale Signale umgewandelt werden müssen, damit der Computer sie analysieren und verarbeiten kann. Ein Hochleistungs-Hirn-Komputer-Chip muss über eine starke parallele Verarbeitungsfähigkeit verfügen, um eine große Menge von Nervensignalen schnell und präzise verarbeiten und analysieren zu können. Beispielsweise kann die Entwicklung eines Hochleistungs-, Ultra-Niedrigstromverbrauch-Kopfsignalverarbeitungs-Chips, die Stärkung der parallelen Verarbeitungsfähigkeit und die Förderung der integrierten Integration von Funktionen wie Wahrnehmung, Berechnung und Regulierung die Reaktionsgeschwindigkeit und Genauigkeit des Systems der Hirn-Komputer-Schnittstelle erheblich verbessern. Bei diesem Prozess ist auch die Optimierung des Chip-Algorithmus von entscheidender Bedeutung. Durch fortschrittliche Algorithmen können die effektiven Informationen in den Gehirnsignalen besser extrahiert werden, um die Genauigkeit der Signaldekodierung zu verbessern.

Die Signalübertragung hängt ebenfalls von der Unterstützung des Hirn-Komputer-Chips ab. Die verarbeiteten Gehirnsignale müssen an externe Geräte übertragen werden, um eine weitere Analyse und Steuerung durchzuführen. Dies erfordert, dass der Hirn-Komputer-Chip über eine effiziente und stabile Kommunikationsfähigkeit verfügt. Die Entwicklung eines Ultra-Niedrigstromverbrauch-, Hochgeschwindigkeits-, Hochzuverlässigkeits-Kommunikations-Chips kann die Übertragung und Störunterdrückungsfähigkeit der Gehirnsignale verbessern und sicherstellen, dass die Signale während der Übertragung intakt und genau bleiben.

 03 Globale Konkurrenz um Hirn-Komputer-Chips

Auf der internationalen Bühne ist die Konkurrenz im Bereich der Hirn-Komputer-Schnittstellen-Chips sehr heftig. Viele Länder und Forschungsgruppen forschen aktiv und haben eine Reihe bemerkenswerter Ergebnisse erzielt.

Die Vereinigten Staaten sind in diesem Bereich relativ früh am Start gewesen und befinden sich seitdem an der Spitze. Das von Elon Musk gegründete Unternehmen Neuralink ist einer der besten Vertreter. Es widmet sich der Entwicklung der invasiven Hirn-Komputer-Schnittstellen-Technologie. Im Jahr 2024 absolvierte Neuralink den ersten menschlichen Test. Der Proband konnte mit einem im Gehirn implantierten Gerät die Computermaus steuern, was weltweit Aufsehen erregte.

Das amerikanische Unternehmen Synchron hat ebenfalls wichtige Fortschritte im Bereich der Hirn-Komputer-Schnittstelle erzielt. Im Dezember 2022 kündigte Synchron eine Finanzierung von 75 Millionen US-Dollar an, darunter Gelder von Investitionsgesellschaften, zu denen der Gründer von Microsoft, Bill Gates, und der Gründer von Amazon, Jeff Bezos, gehören. Im Mai 2025 wurde berichtet, dass Apple mit dem Startup-Synchron zusammenarbeitet, um eine neue Hirn-Komputer-Schnittstelle zu entwickeln, um behinderten Menschen zu helfen, seine Geräte zu nutzen.

Darüber hinaus hat das medizinische Zentrum der Universität von Kalifornien in Davis ein neues System der Hirn-Komputer-Schnittstelle entwickelt, das erfolgreich die EEG-Signale eines Patienten mit Amyotropher Lateralsklerose in Sprache umgewandelt hat, mit einer Genauigkeit von 97%. Dies hat ein hohes Niveau bei der Sprachdekodierung erreicht.

In anderen Ländern wie Großbritannien, Deutschland und Japan werden ebenfalls größere Anstrengungen bei der Forschung und Entwicklung der Technologie der Hirn-Komputer-Schnittstellen-Chips unternommen. Die britische Forschungsgruppe hat bei der Optimierung des Algorithmus für nicht-invasive Hirn-Komputer-Schnittstellen-Chips gewisse Ergebnisse erzielt und kann die effektiven Informationen aus den schwachen Signalen, die von der Kopfhautoberfläche erfasst werden, genauer extrahieren. Deutschland konzentriert sich auf die Entwicklung von hochstabilen semi-invasiven Hirn-Komputer-Schnittstellen-Chips, um die Kompatibilität des Chips mit dem Gehirngewebe zu verbessern und das Risiko einer Immunreaktion nach einer Langzeitimplantation zu verringern. Japan hat besondere Vorteile bei der Miniaturisierung und dem Niedrigstromverbrauch von Chips und bemüht sich um die Entwicklung kleinerer und energieeffizienterer Hirn-Komputer-Schnittstellen-Chips, um den Anforderungen von tragbaren Geräten und anderen Anwendungsfällen gerecht zu werden.

 04 Politische Unterstützung fördert die Entwicklung der Hirn-Komputer-Chips

Die Hirn-Komputer-Schnittstellen-Technologie, als ein führender Bereich der neuen Generation der Mensch-Maschine-Interaktion und der Mensch-Maschine-Mischintelligenz, hat ein enormes Entwicklungspotenzial und Anwendungsprofil und genießt die hohe Aufmerksamkeit der Regierungen aller Länder. Die chinesische Regierung hat ebenfalls aktiv entsprechende Politiken erlassen, um die innovative Entwicklung der Hirn-Komputer-Schnittstellen-Industrie stark zu fördern und die Forschung und Anwendung der Hirn-Komputer-Chips mit starker politischer Unterstützung zu versehen.

Kürzlich haben mehrere Ministerien wie das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie, die National Development and Reform Commission, das Ministerium für Bildung, das National Health Commission, die State-owned Assets Supervision and Administration Commission, die Chinese Academy of Sciences und die National Medical Products Administration gemeinsam die "Implementierungsrichtlinien zur Förderung der innovativen Entwicklung der Hirn-Komputer-Schnittstellen-Industrie" veröffentlicht. In den "Richtlinien" wird klar festgelegt, dass die Schlüsseltechnologie der Hirn-Komputer-Chips überwunden werden soll. Es wird die Entwicklung von Hochkanal-, Hochgeschwindigkeits-Kopfsignalaufnahmesensoren gefördert, um die Analog-Digital-Umwandlung, die Kanalverwaltung und die Störunterdrückung zu verbessern und die Fähigkeit zur Verstärkung der Kopfsignalaufnahme zu erhöhen. Es wird die Forschung und Entwicklung von Hochleistungs-, Ultra-Niedrigstromverbrauch-Kopfsignalverarbeitungs-Chips betrieben, um die parallele Verarbeitungsfähigkeit zu stärken und die integrierte Integration von Funktionen wie Wahrnehmung, Berechnung und Regulierung zu fördern. Es wird die Entwicklung von Ultra-Niedrigstromverbrauch-, Hochgeschwindigkeits-, Hochzuverlässigkeits-Kommunikations-Chips durchgeführt, um die Übertragung und Störunterdrückungsfähigkeit der Kopfsignale zu verbessern und die Integrität und Genauigkeit der Signale während der Übertragung sicherzustellen.

Tatsächlich haben die lokalen Regierungen seit diesem Jahr eine Reihe konkreter Fördermaßnahmen erlassen.

Beijing hat die "Aktionspläne zur Beschleunigung der innovativen Entwicklung der Hirn-Komputer-Schnittstelle in Beijing (2025 - 2030)" veröffentlicht, mit dem Ziel, dass die innovativen Produkte der Hirn-Komputer-Schnittstelle bis 2030 in den Bereichen Medizin, Gesundheitsfürsorge, Industrie, Bildung und anderen Bereichen kommerziell in großem Maßstab eingesetzt werden; Shanghai hat die "Aktionspläne zur Förderung der zukünftigen Industrie der Hirn-Komputer-Schnittstelle in Shanghai (2025 - 2030)" herausgegeben, mit dem Ziel, dass die Produkte der Hirn-Komputer-Schnittstelle bis 2030 vollständig in der klinischen Anwendung eingesetzt werden; Guangdong hat beschlossen, die technologischen Durchbrüche und die Industrialisierung von Hirnforschung und Hirn-Komputer-Schnittstelle, Organoiden und anderen Technologien zu beschleunigen; Sichuan hat die "Aktionspläne zur Durchsetzung der Hirn-Komputer-Schnittstelle und der Mensch-Maschine-Interaktion in Sichuan (2025 - 2030)" veröffentlicht, mit dem Ziel, dass die Produkte bis 2030 in großem Maßstab produziert und angewendet werden und 3.000 invasive Hirn-Komputer-Schnittstellen-Operationen pro Jahr durchgeführt werden.

Die starke politische Unterstützung hat der Entwicklung der Hirn-Komputer-Chips eine enorme Antriebskraft verliehen. Einerseits hat die Politik eine große Menge von Kapital in die Forschung und Entwicklung der Hirn-Komputer-Schnittstellen-Chips gelenkt und den Forschungsinstituten und Unternehmen ausreichend Forschungsgelder zur Verfügung gestellt, was die Durchführung von Forschungsarbeiten an führenden Technologien und die Lösung von Schlüsseltechnologien erleichtert. Andererseits hat die Veröffentlichung der Politik mehr Talente dazu gebracht, sich der Forschung und Entwicklung der Hirn-Komputer-Schnittstellen-Chips zu widmen und den Austausch und die Zusammenarbeit von interdisziplinären Talenten gefördert. Die Forschung und Entwicklung der Hirn-Komputer-Schnittstellen-Chips betrifft mehrere Disziplinen wie Neurowissenschaft, Elektronikingenieurwesen, Informatik und andere Bereiche und erfordert eine große Anzahl von Talenten mit interdisziplinären Kenntnissen und Fähigkeiten. Die Anreizwirkung der Politik hat dazu geführt, dass sich mehr hervorragende Talente in diesem Bereich versammelt haben und die intellektuelle Unterstützung für die innovative Entwicklung der Hirn-Komputer-Chips geleistet haben.

 05 Chinesische Hirn-Komputer-Schnittstellen-Chips erzielen neue Durchbrüche

Obwohl China in der semi-invasiven und invasiven Hirn-Komputer-Schnittstellen-Technologie relativ spät am Start war, hat es in den letzten Jahren dank der unermüdlichen Anstrengungen und des innovativen Geistes der Forscher bemerkenswerte Entwicklungsergebnisse erzielt. Mehrere Technologieteams der Hirn-Komputer-Schnittstelle haben erfolgreich neue Durchbrüche erzielt, insbesondere im Bereich der chinesischen Hirn-Komputer-Schnittstellen-Chips, wo eine starke Stärke und ein großes Potenzial gezeigt wurden.

Im April dieses Jahres hat die Hainan-Universität offiziell die selbst entwickelten Kerntechnologien und eine Reihe von Produkten der implantierbaren Hirn-Komputer-Schnittstelle (BCI) veröffentlicht, was weltweit breite Aufmerksamkeit erregt hat. Diese Produktreihe umfasst drei Kernchips: der SX-R128S4 Hochdurchsatz-Nervensignalaufnahme- und -stimulation-Chip, der SX-S32 Hochfreiheitsgrad-Nervenregulierungs-Chip und der SX-WD60 Niedrigstromverbrauch-Funkübertragungs