從腦機(jī)接口到腦器交互的變革

時(shí)間：2022-04-27 10:54:01 | 來源：行業(yè)動(dòng)態(tài)

時(shí)間：2022-04-27 10:54:01 來源：行業(yè)動(dòng)態(tài)

如果說腦機(jī)接口是元宇宙的重要實(shí)現(xiàn)路徑，那么腦器交互則是實(shí)現(xiàn)意識在數(shù)字世界永生的關(guān)鍵。

腦機(jī)技術(shù)是大腦與外界設(shè)備或者外界環(huán)境之間建立的一個(gè)直接的連接，它就沒有經(jīng)過外周的系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)大腦與外界設(shè)備的信息交換。腦機(jī)接口有很多分類，包括根據(jù)接口是否具有創(chuàng)傷性，可以分為侵入式的腦機(jī)接口和非侵入式的腦機(jī)接口。另外，根據(jù)信息傳輸?shù)姆较颍部梢苑譃槟X控的腦機(jī)接口和控腦的腦機(jī)接口這兩種。近幾年，把腦控的腦機(jī)接口和控腦的腦機(jī)接口進(jìn)行結(jié)合，也越來越受到大家的關(guān)注。

當(dāng)前的腦機(jī)接口研究多集中在腦控方面，也取得了一些比較亮眼的展示性應(yīng)用。腦控腦機(jī)接口，重點(diǎn)在信號的獲取、解碼與應(yīng)用，因此屬于技術(shù)導(dǎo)向的研究，但技術(shù)導(dǎo)向往往與需求的貼合度不夠，這也決定了現(xiàn)在的腦機(jī)接口研究真正落地的很少。要改變這種窘境，堯德中教授認(rèn)為需要大力發(fā)展控腦類的腦機(jī)接口研究（包含強(qiáng)腦和健腦），也就是從需求出發(fā)，要了解哪些人的腦需要被調(diào)控，具體需要調(diào)控什么，怎么調(diào)控。而這需要更多的腦科學(xué)、腦疾病知識，或者更深入的交叉融合。

堯德中教授表示，在腦機(jī)接口的研究中，我們注意到不能只簡單考慮腦與外界的關(guān)系，因?yàn)槟X與外界的交互一定是受整個(gè)人體支撐的，因此腦機(jī)接口研究不能脫離腦功能發(fā)揮作用的整個(gè)人體環(huán)境。即我們不僅要關(guān)注腦與外界設(shè)備的交互，也要同時(shí)關(guān)注腦與生物器官的交互。在2010年我們提出了腦器交互的概念，并推動(dòng)從腦機(jī)接口到腦器交互的變革。在這個(gè)概念里，既包含了腦機(jī)接口的部分，也包含了腦-生物器官交互，這兩部分的結(jié)合是提升人類智能的根本途徑。

為了促進(jìn)這一工作，最近電子科技大學(xué)信息醫(yī)學(xué)中心與Taylor Francis合作創(chuàng)辦了腦器交互學(xué)國際期刊（ Brain-Apparatus Communication - A Journal of Bacomics），這也是國際上在腦機(jī)接口領(lǐng)域的第2本專業(yè)期刊。

從體驗(yàn)層面看，腦機(jī)接口的感知還處于一個(gè)很初級的水平，簡單的運(yùn)動(dòng)意圖、外界刺激下的視覺響應(yīng)這些可以被捕捉解碼，觸覺等感官體驗(yàn)在腦機(jī)接口研究中也有初步的探索。

堯德中教授認(rèn)為，影響腦機(jī)接口解碼準(zhǔn)確性的一個(gè)重要原因是個(gè)體差異、狀態(tài)差異都非常大，個(gè)體腦信號的巨大差異往往會導(dǎo)致在部分人上找不到某個(gè)腦機(jī)接口范式的有用信號（腦機(jī)接口盲），這個(gè)問題在生物腦實(shí)驗(yàn)中是很難解決的，尤其人腦無創(chuàng)研究范式中是很難窺探其內(nèi)在原因的。要解決這種個(gè)體差異的問題，一個(gè)有效的方法就是建立腦機(jī)接口的理論模型，在個(gè)體的虛擬腦上進(jìn)行腦機(jī)接口研究，找到個(gè)體的特異性腦信號，并在腦機(jī)接口算法層面進(jìn)行優(yōu)化適應(yīng)。在這方面，電子科技大學(xué)走在了領(lǐng)域的國際前列，不僅推出了國內(nèi)首個(gè)數(shù)字孿生大腦（Digital Twins Brain，DTB）模型，還首次開展了基于DTB的無創(chuàng)穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位（SSVEP）腦機(jī)接口信號的研究，從而開始了同時(shí)基于生物腦和數(shù)字腦的雙腦BCI研究模式，有可能對未來BCI的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

堯德中教授表示，假如建立了一個(gè)人的精確的數(shù)字孿生腦模型（DTB），人的思維、記憶等就能夠在這個(gè)腦模型中存儲、運(yùn)行、迭代更新。當(dāng)然這個(gè)技術(shù)依賴于對大腦機(jī)制的精準(zhǔn)刻畫、依賴數(shù)字腦模型的精準(zhǔn)建模，這是類腦研究的必經(jīng)之路，這兩個(gè)方面的技術(shù)是非常困難的，也是值得我們長時(shí)間探索的。我們團(tuán)隊(duì)建立了的DTB，如果未來這個(gè)數(shù)字孿生腦模型進(jìn)化到足夠的精細(xì)、能更真實(shí)地反映大腦活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)腦功能的孿生，那未來意識在數(shù)字世界永生也是可能的。