◎ 科技日报记者 陈曦
日前在第三届数字中国建设峰会上，由天津大学和中电云脑（天津）有限公司联合研发的大指令集高速无创脑-机接口打字系统格外吸睛。使用者只需头戴脑电帽，双眼盯着电脑屏幕，就能用意念打字。
此项技术的研发团队负责人天津脑科学中心主任助理、天津大学神经工程团队许敏鹏副教授介绍，实现意念打字的核心技术就是脑-机接口。大脑是宇宙中最复杂的系统之一，不但有极为复杂的神经网络结构，还有千变万化的动态信息。每说一句话，大脑里都可能有上亿个神经细胞在不断发放电脉冲。而脑-机接口技术，可以让我们用一台高速运转的电脑将大脑的信号接收下来、解读出来。
意念打字靠啥技术？
“脑-机接口，顾名思义，就是大脑与计算机之间的一个接口。通过这个接口，大脑能够与计算机实现信息的直接交流。也就是我们的脑子里想什么，通过脑-机接口，计算机就能够直接读取出来。”许敏鹏介绍，不过现有的脑-机接口打字技术并不是将我们脑子里想的字符直接呈现出来，它的背后是一套复杂的编码与解码过程。
许敏鹏进一步解释：“简单来讲，就是我们会在屏幕上呈现一个虚拟的键盘，键盘中的每个字符背后都有一套特定模式的视觉刺激。当你想拼写某个字符的时候，你只要看着这个字符就行。字符背后的视觉刺激就会让你的大脑诱发出特定模式的脑电波，然后通过算法解码脑电波模式，就能确定你看的是哪个字符。这就是现有脑-机接口打字的基本原理。”
脑-机接口还能够实时监测生物体中枢神经系统活动，并将其用于神经系统及其与内、外部环境信息的交互，进而实现辅助、改善、增强、重建或者替代中枢神经系统的功能。
为了实现这些功能，天津大学神经工程团队重点研发了脑-机交互的神经信息学复合编解码技术、肌-机交互的神经肌骨动力学复合调控技术，以及体-机交互的人工神经系统视触觉复合反馈技术。尤其在脑信号深度解码、脑意图精细辨识、脑-机快速通讯等方向，先后发展了混合P300-SSVEP编码、极微弱脑电特征解码、脑-机通讯动态停止、训练型脑-机-*互等一批自主可控核心技术。
医学、航天都有了脑-机接口的应用
目前脑-机接口技术在医学、航天及相关领域的高性能人机交互产品中得到规模应用。
“我们可以经常看到‘力所不能及’的绝望场景。特别是残疾人，虽然他们的脑子是正常的，但身体机能的丧失让他们承受着不能正常生活的痛苦。”许敏鹏介绍，在医学领域，已经陆续设计出新型卒中人工神经康复机器人系统——“神工一号”、“神工二号”。运用这套系统，瘫痪患者只要心思一动，手或脚就可以开始动起来了。
许敏鹏解释，这是因为该系统在中风患者体外，仿生构筑一条人工神经通路，经过模拟解码患者的运动康复意念信息，进而驱动多级神经肌肉电刺激技术，最终刺激肢体产生对应动作。“脑-机接口技术，可以把残疾人正常大脑的功能释放出来，赋能给外部的仿生假体，从而行使原有残疾肢体的功能。”
在航天领域，2016年，天宫二号和神舟十一号载人飞行中，两位航天员完成了一项颇具科幻色彩的前瞻性实验：人类历史上首次太空脑—机交互，实现了静默的交流。“人机融合将是未来航天医学与人因工程发展的必然趋势，脑-机接口为航天员等特殊人群提供肢体约束环境下的‘第三只手’和神经功能层面融合的自适应自动化人机协作，帮助他们完成更多更复杂的工作任务。”许敏鹏说。
脑-机接口颠覆现有人机交互方式
“终有一天，脑-机接口技术将颠覆我们现有的人机交互方式。人与人之间的交流不仅仅停留在语音或者文字上，还可以通过心灵。”许敏鹏说，“未来，可能我的心思一动，就把消息传到你的脑子里，这就是心灵感应。我们看的科幻大片，比如说阿凡达、钢铁侠、战斗天使阿丽塔、头号玩家、甚至是盗梦空间都可能实现。”
“我觉得再过几年，脑-机接口装置会像消费电子一样进入到我们的现实生活当中。我们可以通过脑-机接口控制‘第三只手’，变成八臂罗汉、千手观音，通过融合脑-机智能，变成千里眼、顺风耳。”
“未来我们出门，可能不仅仅是带着手机，头上还会带一个隐蔽微型的脑-机接口装置。它的体积会很小，完全可以埋在头发下面，外人是看不到的。它可以和我们的手机相连，可以控制接听电话，发送消息等。也可以和家里的智能家电相连，比如说开关灯，开密码锁，控制电视和空调等等。”许敏鹏表示，脑-机接口的广泛应用目前还面临很多技术问题，现在也正在努力攻关。
来源：科技日报 文中图片由受访者提供
审核：管晶晶
终审：冷文生
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