腦機(jī)接口的前世今生

時間：2022-04-27 10:36:01 | 來源：行業(yè)動態(tài)

時間：2022-04-27 10:36:01 來源：行業(yè)動態(tài)

利用腦機(jī)接口，精準(zhǔn)地識別大腦的信號，并對其解析，這讓在元宇宙內(nèi)進(jìn)行的一切行為才能成為可能。

• 1924年，德國醫(yī)生貝格爾在一位顱骨受損的病人頭部檢測出腦電波，這是人類歷史上第一次記錄到的人腦的腦電活動現(xiàn)象，貝格爾醫(yī)生也因此被稱為腦電波之父，腦電圖從此誕生。
• 1973年，美國加州大學(xué)洛杉磯分校的Jacques Vidal教授首次提出了腦機(jī)接口這個名詞。
• 1999年人類第一次實(shí)驗(yàn)證明大腦皮層神經(jīng)元群可以直接控制機(jī)械手臂以來，腦機(jī)接口就開始以驚人的速度不斷發(fā)展。

腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface，BCI）是指在人腦和外部機(jī)器之間建立一條直接的連接通路，跨越外周神經(jīng)調(diào)節(jié)的肌肉組織的行為運(yùn)動或是語言文字的交流使大腦與外界直接進(jìn)行信息的交互。通俗地說，腦機(jī)接口就是采集在人類大腦活動時神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的腦電信號，經(jīng)過各種信號處理算法，將其變換為能被外部機(jī)器識別的信號，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大腦直接對外部設(shè)備的操控。同時也可以通過腦機(jī)接口從外部機(jī)器直接輸入信號到人腦神經(jīng)系統(tǒng)，從而影響人腦的神經(jīng)生理活動，實(shí)現(xiàn)人腦與機(jī)器之間信號的雙向傳導(dǎo)。

電子科技大學(xué)信息醫(yī)學(xué)中心主任、四川腦科學(xué)與類腦智能研究院院長堯德中教授告訴記者，大腦是人體中最復(fù)雜的系統(tǒng)，研究腦機(jī)接口，也就是研究大腦與外界的信息交流，必然需要對大腦的工作機(jī)理有所掌握，因此腦機(jī)接口需要神經(jīng)科學(xué)（腦科學(xué)）作為基礎(chǔ)和支撐，這是腦機(jī)接口腦信號的源泉。同時，腦機(jī)接口又是一個工程問題，需要用到信息科學(xué)、計算機(jī)、人工智能一系列方法和技術(shù)，因此它被認(rèn)為是腦科學(xué)與信息科學(xué)等多學(xué)科的交叉。

堯德中教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)早在2000年左右就開始了腦機(jī)接口方面的研究，涉及神經(jīng)信息處理、腦電的正反演問題等，是國內(nèi)在腦-信息交叉領(lǐng)域最早建立的研究基地之一。依托神經(jīng)信息科技部國家級國際聯(lián)合研究中心和神經(jīng)信息教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，團(tuán)隊(duì)具有大范圍學(xué)科交叉和國際化的特色，在腦信息科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)該是非常有特色和實(shí)力的一支隊(duì)伍。

腦機(jī)接口系統(tǒng)通常包括檢測、解碼、翻譯和控制、反饋等若干模塊，而一個優(yōu)良的腦機(jī)接口系統(tǒng)則是這幾個環(huán)節(jié)的最優(yōu)組合。電子科技大學(xué)助理研究員秦云博士表示，解碼就是要把大腦的狀態(tài)解析出來。信息解碼出來以后，我們提取特征，輸出指令，進(jìn)行外界設(shè)備的控制。這兩步完成以后，就是完成的腦控的階段。反過來，腦控控制的設(shè)備會有反饋，經(jīng)過我們的眼睛、耳朵這些感官輸入以后，就可以形成一個閉環(huán)的腦機(jī)接口。

目前，電子科技大學(xué)信息醫(yī)學(xué)中心也在這些方面取得了諸多成果：面向信息采集和寬頻腦電設(shè)備和芯片、電極等；在腦網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、大腦特征的提取方面，中心的研究文章數(shù)量也屬于全球領(lǐng)先水平；創(chuàng)新腦機(jī)接口的范式，中心提出了腦波音樂的技術(shù)、群腦游戲調(diào)控的范式，應(yīng)用在疼痛、情緒、疲勞等調(diào)控方面。

在秦云博士看來，目前兩大需求引擎不斷推動腦機(jī)接口向前發(fā)展。第一個引擎，就是人類自身的健康問題，特別是在精神類疾病或者是腦老化現(xiàn)象不斷突出的當(dāng)今社會，將腦機(jī)接口的技術(shù)服務(wù)于人民的生命健康的重大需求，并在此需求的驅(qū)動下能夠發(fā)展出新的技術(shù)，應(yīng)該說是腦機(jī)接口發(fā)展的必經(jīng)之路。第二個引擎是解決人類智能和機(jī)器智能融合的問題。腦機(jī)接口研究中產(chǎn)生的一些新的理論、新的范式、新的技術(shù)，有望推動產(chǎn)生人工智能的新形態(tài)。