不断发展的“脑机接**术”,正在让科幻走向现实

2023-08-11 我国青年网

在科幻电影中,经常有这样的场景——残疾人可以用机械臂自如地弹唱,失语者可以重新“开口说话”,失聪者能再次听到声音,人类依靠“意念”指挥着庞大的机械……其实,这些神奇的场景并不仅仅是科幻想象,现实中,不断发展的“脑机接**术”正是要在将来让这些变成现实。

人脑思维的扩展

脑机接口,顾名思义,就是大脑和计算机之间的接口,指大脑与计算机的直接连接。一方面大脑要发出指令实现对外部设备的控制;另一方面外部设备也要不断地给大脑发送各种各样的反馈信息,让大脑及时调整控制策略,维持整个**的稳定性。一个典型的脑机接口**包括三个部分:信号采集、信号分析和设备控制。脑机接口**可以根据脑信号采集的方式,分为侵入式和非侵入式脑机接口;也可以根据脑机接口范式/感觉**/采用的信号进行分类,可分为单一范式/单一感觉**/单一脑信号的脑机接口和混合脑机接口。

脑机接口的发展源于人类扩展大脑智能的渴望。在可预见的将来,人类智能将与机器智能协同工作。机器的存储和运算能力,配合人脑的思维与创新能力,将以脑机协同的形式开创一个新的未来。

1924年,德国医生汉斯·贝格尔首次发现并无创记录脑电信号,开启了人们对大脑与脑机接口的探索。时至今日,近百年的时间里,脑机接口取得了飞速的发展,已被应用于医疗健康、状态检测、智能生活、国防安全等众多场景,被美国、欧盟、日本、韩国等众多发达经济体视作战略级科技。据麦肯锡咨询公司预测,未来10到20年,全球脑机接口产业将产生最多2000亿美元的经济价值。

美国早在1989年就率先提出全国性的脑科学计划,并把20世纪最后10年命名为“脑的10年”,他们还在2013年提出被认为可与人类基因组计划相媲美的“脑计划”,旨在探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图、推动神经科学研究、针对目前无法治愈的大脑疾病开发新疗法。

1991年,欧洲**“欧洲脑10年”计划。2013年1月,欧盟委员会宣布人脑工程入选“未来新兴旗舰技术项目”,并设立专项研发计划“人类大脑计划”,可在10年内(2013年至2023年)获得10亿欧元经费。日本脑/思维计划(通过用于疾病研究的集成神经技术绘制脑图),于2014年6月启动,计划开发脑图绘制技术,并绘制人类脑图谱。该项目在10年内受到共400亿日元的资助。

我国也高度重视脑机接**术发展,已将“脑科学和类脑研究”列入国家重大科技创新和工程项目。我国科学院也于2022年初成立脑科学和智能技术卓越创新中心。2023年2月,我国脑机接口产业联盟成立,将积极发挥政产学研用桥梁纽带作用,为我国脑机接口、脑机交互、脑机智能领域规划布局提供支撑建议,加强跨领域与行业交流,推动技术创新与应用探索,开展标准和测试研究,培育和构建产业生态,以便更好地支撑我国经济、科技和社会发展。

脑机接口走向生活

早在20多年前,清华大学就对于无创脑机接口进行了研究。当时,航天员上天之前,都需要进行耐力方面的特殊训练,目的是使受训者在接受转动、旋转、失重和超重等**时,不会发生眩晕和错觉症状。在太空环境适应训练中,航天员训练最多的是离心机,因为离心机高强度的**环境,在训练中人常常会来不及喊停便陷入眩晕。来自清华大学的团队负责在离心机实验环境中检测受训人的大脑意识状态,通过脑机接口**分辨出受训人是否清醒。这种基于脑电状态来评价人的精神状态,并基于用户需求给予特定反馈的技术,形成了多类应用——开发更为轻便的可穿戴设备,应用在冥想、放松、睡眠等健康场景以及专注力、智能玩具、艺术装置等教育或消费类场景中。

2006年,美国布朗大学研究团队完成首个大脑运动皮层脑机接口设备植入手术,四肢瘫痪的病人能够通过运动意图来完成机械臂控制、电脑光标控制等任务。2012年,脑机接口设备已能够胜任更复杂和广泛的*作,国外有团队为一位瘫痪女士植入了96个电极的脑机接口设备,让这位女士用大脑*控机械臂实现自己喝水、吃饭、打字、与人交流等。2014年巴西足球世界杯开幕式,高位截瘫青年朱利亚诺·皮诺特在脑机接口与人工外骨骼技术的帮助下开出一球。近十几年来,脑机接口不断接近了人们过去在科幻作品中看到的未来形象。

国内的脑机接口应用医疗健康研究也如雨后春笋般兴起。值得关注的是,2018年,清华大学脑机接口团队为一位渐冻症患者设计了一套中文输入的视觉脑机接口**,帮助这位渐冻症患者完成脑控打字的任务。迄今为止,这套全国产化高舒适度高速人机交互新模式**,仍牢牢保持高速率脑机接**术世界第一的纪录。

这套**基于稳态视觉诱发电位技术开发,其原理是通过一定频率闪烁的目标对实验者的眼睛进行**,再根据大脑视皮层响应的特定脑电信号来判断实验者看到的是哪个闪烁频率的信号,进而通过脑电算法**成相应的*作指令。在脑机接口的研究范式中,稳态视觉诱发电位技术具有短交互、高准确度、安全性高、应用面广等优势。如今,这一技术已经在车载、医疗、智能装备、元宇宙等与国民经济息息相关的重要行业走向应用。

残障人士的医疗辅助与康复也是脑机接口的重要应用方向,在智能仿生手领域,国内专家已开发出脑机接口手功能康复训练**,通过与人工智能算法高度整合,将脑机接口与外骨骼机器人有机结合,通过采集、处理人体脑电神经信号实现动作控制。使用者可通过“意念”控制外骨骼机械手,带动瘫痪手部进行训练,也可做出各种复杂动作,帮助使用者实现肢体康复训练。这项应用对运动技能衰退的中老年人、脑血栓引起的运动障碍、中枢及外围***变患者、断肢移植、皮肤移植造成的感觉功能障碍等人员具有很好的前景,可帮助患者重获对躯体的掌控,自信面对生活。

在数字世界与现实世界无缝切换

基于稳态视觉诱发电位技术的元宇宙级交互体验**,不同于传统的手柄、手势、语音、眼动等交互手段,脑机接口可以不依赖于肌肉和外周神经直接与外部设备与环境建立交互,且更具沉浸感,可解放双手,通过脑电信号实现“所见即所得”。元宇宙的产业快速发展,物理世界的更多行为、动作可以通过编码接入数字世界,不仅会重塑交互,更会深刻影响人们感知、回应、掌控事物的方式,加强人在虚拟世界的真实感官体验,在数字世界和现实世界持续、无缝地切换。

作为一项应用前景广泛的高新技术,脑机接口的技术发展除了需要加强政策及标准制定、研发投入、产业应用、多方协同等之外,还需要依托全面科普为这一前沿科技注入动能。科学技术是第一生产力,青少年是人才的储备力量,更是社会进步的希望所在,青少年对科学技术的掌握程度往往决定一个地区的创新力、一个社会的发展力和一个国家的竞争力。因此,加强青少年脑机接口科普教育工作,对培养一代懂科学、爱科学、用科学的优秀青少年群体、建设脑机接口后备人才队伍尤为重要。

在世界机器**赛中,已增设了一项脑机接口的专业赛事——BCI脑控机器**赛,就是一项推进技术创新突破,推动脑机接**术与各领域产业交流合作,满足人们对医疗、养老、康复等多样化的民生需求,实现该领域与各行业的跨越融合发展的赛事。该赛事还推动前沿科技向青少年普及。例如,“脑力小巨人”比赛,将脑电生物反馈做到了比赛项目中,让孩子们体验前沿的脑机接**术,学习多科学融合的技术知识,提升综合素养。

在漫长的历史进程中,人类已经一次次成功地获得了这些改变世界的技术。可以乐观地看到,未来,人类能够成功将脑机接**术融合进生活、赋能产业,助力国民经济发展,提升大众幸福感。

(作者:高小榕,系清华大学医学院教授)

来源:光明


相关股票: 机器人

崛起的中科系,被改变的我国芯片产业格局

当前,以芯片为代表的信创产业逐步成为国家科技竞争力的重要标志。在国产CPU产业强势崛起的过程中,你首先想到的会是哪几企业?答案有很多,但“中科系”的提及率绝对很高。作为国家战略科技力量,“中科系”旗下

芯片战场丨芯片领域三箭齐发 英特尔跑步突围

21世纪经济报道记者倪雨晴 圣何塞报道在硅谷源泉之一的圣何塞,英特尔CEO帕特·基辛格(Pat Gelsinger)正在带领英特尔加速奔跑。当地时间9月19日,2023英特尔on技术创新大会于美国加利

OPPO重启芯片业务?国产芯片或需告别“单打独斗”

财联社9月19日讯(记者 唐植潇)近日有消息称,OPPO将会重启芯片业务,并且“有部分员工已经回流,加入到了车载业务之中”。记者就此事向OPPO方面进行核实,对方表示“不予置评”。特百惠(我国)数字与

600亿颗芯片!我国巨头正式宣布,美媒:**也没料到制裁这么快

我国芯片市场与美国依赖我国的集成电路市场一直以来都是一个巨大的市场,拥有庞大的需求和巨大的增长潜力。我国的电子消费市场一直在迅速增长,包括智能手机、电视、电脑和各种智能设备等,这些设备都需要高性能的芯

最新手机芯片天梯图:A17、华为麒麟9000S,排在什么位置?

近日,最火的两颗芯片分别是苹果的3nm芯片A17 Pro,虽然很多人吐槽它较上一代提升不明显,但论性能,可以碾压任何安卓芯片,甚至是领先2代的。另外一款芯片,则是华为麒麟9000S,当然,这颗芯片工艺

韩国芯片连续13个月暴跌,尹锡悦指责我国不采购,外媒:自食其果

据韩国媒体称,韩国的半导体出口额已经连续暴跌13个月了,比去年同比下降了28%左右。韩国政府急的焦头烂额。尹锡悦政府竟直接甩锅我国,话里话外都是指责,他认为韩国半导体卖不出竟是我国的原因,我国应该帮助

我国突破芯片瓶颈将影响全球秩序?美国很担心,指出我国关键弱点

我国在芯片半导体领域一直深受美国的**,通过贸易制裁的方式阻止高端芯片进入我国市场。这样的举措一度造成我国芯片领域发展断档,不过随着我国科技企业近几年的突破,目前我国已经在芯片制造方面取得了重大的成果

没有他,我国芯片发展至少要**十年?

前几天,华为一声不响的上线了mate60系列,带着麒麟芯片9000s强势回归,吸引了全世界的目光。而华为麒麟芯片**背后,我们不该忘记这位老人—张汝京。我国半导体之父,为回**造芯片,被开除**户籍,

陈清泰:未来汽车颠覆传统,50%以上的零部件体系面临重构

【有车以后 资讯】“未来汽车对传统汽车的颠覆性,使传统零部件体系的50%以上都面临重构。”12月16日,在全球智能汽车产业峰会(GIV2022)上,我国电动汽车百人会理事长陈清泰指出,智能汽车的价值链

「姿势」一辆汽车由多少个零件组成?保证你说不清...

投稿点这里汽车有多少个零件?其实这个问题并没有一个十分确切的标准答案...据估计,一般轿车约由1万多个不可拆解的**零部件组装而成。结构极其复杂的特制汽车,如F1赛车等,其**零部件的数量可达到2万个

全球最大的10家汽车零部件供应商 都是世界500强 无我国企业

【卡车之家 原创】美国《财富》**每年发布的世界500强排行榜,是以营业收入数据对全球企业作出排名的榜单。2017年“世界500强”榜单中,汽车制造商和零部件厂商共占据33席(除去大型工程车辆企业),

汽车零部件企业哪家强?除了博世**还有这些名字你一定耳熟能详

文:懂车帝原创 李德喆[懂车帝原创 行业]9月18日,由《我国汽车报》主办,罗兰贝格协办的2019汽车零部件“双百强”企业发布会在江苏南京举行。在两份榜单中,博世、**、电装位列2019全球汽车零部件

汽车零部件行业现状及产业链

行业现状(Reference:产业运行 | 2021年汽车工业经济运行情况)中汽协预测:2022年我国汽车销量达到2700万辆,新能源销量超过550万辆(Reference:乘用车市场信息联席会)以乘

全球十大汽车零部件供应商,核心技术都被他们垄断,自主遗憾缺席

提到电影,我们会想到张艺谋、冯小刚,而很少会想到幕后的制作人;提起流行乐,我们会想到周杰伦、萧敬腾,而很少会想到背后的作词人。台前台后,一幕之别,知名度往往相差甚远。车界又何尝不是如此,知名车企我们都

高清汽车各零部件构造图,看完你就是汽车专家!

2023世界移动通信大会即将举行,大批中企强势回归!

来源:环球时报 【环球时报记者 倪浩 陶震 环球时报驻德国特约记者 青木】经过3年疫情后,全球最具影响力的通信展今年有望再现往日盛况。2月27日至3月2日,由全球移动通信**协会(GSMA)主办的20

太空新赛道:6G时代的卫星通信,究竟是什么?

近日华为、苹果争相推出手机卫星通信功能,成为一大亮点,不少手机厂商也将目光投到卫星通信。放眼未来,手机直连卫星的卫星通信服务将是大势所趋,也是6G时代的重要标志。华为以“北斗三号”为依托,率先把“卫星

光纤#光纤通信

国内企业在光通信产品的参数测试过程中,通常使用国外的先进测试设备。然而,这些测试仪器之间往往是孤立存在的,需要手动调试仪器并通过旋钮、按钮和人眼观察波形或数据。这不仅*作繁琐易出错,而且测试效率低下。

龙头20cm涨停,7天股价翻倍!一文看懂卫星通信前世今生及产业链

卫星通信概念股华力创通今日再度强势拉升,截至发稿,该股股价20cm涨停,7个交易日累计涨幅近113%,现报23.52元续刷阶段新高,总市值155.9亿元。消息上,有媒体从供应链获悉,Mate 60 P

工信部:目前我国尚不具备实现网络层面的移动通信号码归属地变更的条件

针对网友提出的“电话号码归属地更改”建议,工信部近日给出了官方回复。此前,有网友在人民网留言板向工信部留言称,“现在电话都是实名制,电话号绑定的***及一些主流的软件较多,更换号码后造成一系列问题

AD
更多相关文章