脑机接口技术，探索充满幸福感的神奇应用

11月27日，由南京市科学技术协会、中国电子科技集团第十四研究所主办的“人脑机智能雷达及应用扩展学术交流会”在宁举行。电子通信、生物医学、计算机等不同领域的23名专家分享了跨界领域的最新发展、寻求先进技术的学科交叉与融合，探索给人充满幸福感的科学应用。

直接用大脑思维活动的信号与外界进行通信，甚至实现对周围环境的控制，是人类自古以来就追求的梦想。形成于20世纪70年代的脑机接口技术（BCI）是一种涉及生物医学工程、计算机技术、通信等多学科的交叉技术。随着人们对神经系统功能认识的提高和计算机技术的发展，BCI技术已引起国际普遍关注。美国累计投资总额已高达数十亿美元，欧盟注重开展脑机接口基础研究，日本更侧重在医学方面的应用。

清华大学生物医学工程系教授高上凯是我国第一批研究BCI技术的学者之一，“我们将脑机接口的发展总结为‘3I演化模型’：接口（Interface）、交互（Interaction）、智能（Intelligence）。”高上凯介绍，从最开始的通过通讯接口让大脑控制机器、到现在人脑与机器之间进行交互、再到未来人机之间的协同智能，脑与机之间的联系会越来越紧密。“但要实现脑与机之间无缝的关联，科学家们还有很长的路要走。”

日新月异的前沿技术为雷达信息系统的智能升级提供了新的思路。“尤其是以脑机接口为代表的人机混合智能技术，更是推动雷达探测感知能力产生质变的最有力突破口。”中电国睿集团总经理李浪平介绍。十四所人脑机实验室首席研究员尹奎英，带领团队在近几年通过前沿探索和跨界创新，已经掌握多项国际领先的脑机接口技术，并在成立后每年举办跨界学术年会，引领我国科学技术向高端迈进。

交流会现场，国防科技大学胡德文、刘亚东教授团队介绍了研究成果——脑控智能车辆，“脑控车不用手扶方向盘，在校园环境下可以成功往返行驶3.4公里。”无人机编队飞行本就不易，但西北工业大学谢松云教授团队实现了脑机协同的无人机编队、勘查车的控制。

航天科工二院206所的陈远方专家研究团队的获奖成果之一，就是使用非侵入式脑机接口实现对人体外骨骼的操控，截肢、瘫痪患者依靠脑电波控制外骨骼重新站起来指日可待。西安交通大学教授徐光华和华东理工大学教授金晶，都关注脑卒中患者的运动康复。“脑控中风下肢康复机器人，可以让中风患者通过玩电脑游戏‘赛跑’，想象自己正在‘快速奔跑’，配合外骨骼牵引帮助中风患者尽快康复。”徐光华介绍。

脑机接口除了上述基于非侵入式的研究外，北京大学教授李志宏还有基于半侵入式脑机接口的最新研究，“将头发丝差不多粗细的微针排成阵列，像贴创可贴似的把一小片微针阵列贴在头皮上，就可以监测病人的生理变化。”

虽然目前脑机接口的研究还处于实验室阶段，但生物科学方法早已渗透到了工程领域，2000年诺贝尔奖得主埃里克·坎德尔的著作《追寻记忆的痕迹》就提到了这一点。中国电科探测与感知领域首席科学家马林研究员从这本书说起，提出未来的电子系统智能化演进，可以“向人学习”，“电子系统的控制中心像大脑，部件像人体的器官，我们可以学习大脑控制身体的方法，让控制中心更好地协调各个部件；更进一步，我们还想教会机器‘学习’这个动作。”马林介绍。

雷达领域的专家们已经逐渐从这个融合智能化的角度入手，解决领域内的各种难题：空军雷达学院教授丁建江、中国电科首席专家曹锐、南京航空航天大学教授毕辉、西安电子科技大学教授韩香娥等专家都在各自的研究方向中使用到了这种思路。而十四所喻超博士，则是换个思路“向蝙蝠学习”，“我们可以从大棕蝠的动态生物声呐系统入手，研究蝙蝠如何实现空间导航。”喻超发现蝙蝠的海马体中存在信息编码，并且声呐信号也会对该编码产生影响。

人机混合智能技术研究，还受制于对大脑生理机制的理解匮乏。“人类在探寻大脑的功能时，总是忽略了小脑的重要性。”南京脑科医院教授石静萍为小脑“正名”，基于长期对老年痴呆症的临床研究，她的团队发现了小脑参与认知情感调控的新功能以及小脑的精确功能定位。湘雅医院教授刘劲芳则对重型颅脑外伤的修复有着丰富的经验，“配合脑机接口技术，可以更快更准确地定位到创伤区域，为病人争取宝贵的治疗时间。”

清华大学任天令教授团队研究有生物相容性、便携性的柔性电子技术，他们将柔性电子芯片贴在人的喉咙处，可以分析出人想发出的类声音信息，替不能说话的人们发声，称为“人工喉咙”；华中科技大学周文利教授对碳纳米管网络构建的物理储层进行了计算优化。

“以前的大型能源设备思路很简单，就是把小型能源堆叠起来，有很多局限性。而大脑的工作方式提供了灵感，与无数个神经元传递信号类似，我们设计了一个方案，让多个能源通过传递脉冲的方式传递能量，让大型能源设备‘活起来’。”电子科技大学教授向勇介绍。他在报告最后引用了法国小说家儒勒·凡尔纳的名言：“但凡人能想到的事物，必有人能将它实现。”

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来源：新华日报，本报记者 王甜 通讯员 李婉萍。仅用于学术交流，不用于商业行为，若有侵权及疑问，请后台留言，管理员即时删侵！

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