天津大學醫(yī)學部醫(yī)學院的一間實驗室內(nèi)，一臺小車正在緩慢移動，時而停頓，時而轉向，每次避障的路線都不同。

“控制它的是計算機嗎？”記者問。

“是，也不是?！碧旖虼髮W教授、腦機交互與人機共融海河實驗室片上腦機接口方向負責人李曉紅說。數(shù)米外，只見恒溫培養(yǎng)箱里，一顆直徑僅毫米級、乳白色的肉球狀物體懸浮在培養(yǎng)皿中，“這是我們培養(yǎng)的‘生物大腦’，它貼在芯片表面，通過導線與機器人相連?！崩顣约t說，有了它，協(xié)同智能交互系統(tǒng)就有了“生物計算機”的雛形。

給機器培養(yǎng)一個由干細胞發(fā)育而來、“活”的“生物大腦”，多年以來，李曉紅和她的同事們，在持續(xù)嘗試這件極為“科幻”的事，探索一條不同于傳統(tǒng)硅基計算的全新智能路徑。

李曉紅曾是一名神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生，在多年工作中，她曾親眼見到腦機接口技術幫助失語患者，通過計算機將大腦意念轉化為文字，恢復與他人的交流。“很多疾病，醫(yī)生能用的方法有限，但工程方法卻帶來了希望?！崩顣约t說，正是這份臨床體驗，讓她萌生了將生物腦與機器結合的念頭。

2019年，李曉紅進入天津大學工作，彼時，學校在腦機接口領域有研究基礎，但多聚焦于硬件與算法。“如果完全轉向一個不熟悉的工程領域，我的優(yōu)勢在哪？”反復討論后，結合實驗室的整體部署和自己所在團隊的研究，李曉紅的攻堅方向逐漸清晰：自己深耕的干細胞技術，正是培育腦類器官的基礎，能否用干細胞在培養(yǎng)皿里“種”出一個類似人腦的結構，再讓該結構通過腦機接口與機器交互？“想法剛提出來時，大家覺得既科幻又艱難?！崩顣约t回憶。

另辟路徑，意味著從零開始。從篩選合適的人源干細胞，到精準控制培養(yǎng)環(huán)境、誘導其分化為腦類器官，每一步都是全新的挑戰(zhàn)?！拔覀儾皇侵圃煲粋€微型大腦，而是培育一個具備基本神經(jīng)元網(wǎng)絡、能產(chǎn)生和響應電信號的‘生物芯’?！崩顣约t說。

更難的是“對話”。如何讓“大腦”“看見”世界并“表達”意圖？研究團隊與南方科技大學等單位緊密合作，打造一套名為“MetaBOC”的智能交互系統(tǒng)，形成了“培養(yǎng)—記錄—訓練—控制”的完整鏈條。團隊成員邵文威副教授向記者展示：腦類器官被精心放置于一個布滿數(shù)千個微型電極的芯片上，電極實時捕捉著神經(jīng)元發(fā)出的微弱電信號——屏幕上，一道道波峰驟然躍起，那是神經(jīng)元的“脈沖”，是類似生物腦思考產(chǎn)生的“字節(jié)”。

“雷達就是它的‘眼睛’，看到障礙物后，距離信息被編碼成電信號刺激腦類器官；腦類器官處理后產(chǎn)生的響應信號，再被解碼為機器人的運動指令?！崩顣约t進一步解釋，“這模仿的正是我們?nèi)梭w‘感受—思考—行動’的基本邏輯?！闭麄€過程，科研人員并不預設具體指令，只是通過反復訓練，引導其學會避障。

實驗顯示：一個未經(jīng)訓練的“生物芯”，接到避障任務后，5到10分鐘，避障成功率可超過50%；連續(xù)訓練4天后，成功率可穩(wěn)定在80%以上。

談及未來，李曉紅既充滿希望，又坦言“道阻且長”。當前，腦類器官的規(guī)模（約10萬個神經(jīng)元）與芯片的電極密度，還遠不能與擁有約千億個神經(jīng)元的人腦相比?！暗绻覀兛梢越鉀Q營養(yǎng)供給等難題，讓其長得更大，讓電極更精細地連接更多神經(jīng)元，它或許能夠做更多事情?！崩顣约t認為，生物計算的最大魅力在于其超低功耗和高效學習潛力，這在深海、深空或應急救援等極端受限環(huán)境下意義重大。

無菌培養(yǎng)箱里，承載計算希望的“生物大腦”，仍在悄然生長。