“意念”打字成现实，“脑语者”芯片获突破

在天津大学的尝试室里，尝试员用“意念”举办“隔空打字”。 新华逐日电讯记者宋瑞摄

新华社北京12月23日电(记者翟永冠、宋瑞)12月23日，《新华逐日电讯》刊载题为《“意念”打字成实际，“脑语者”芯片获打破脑-机接口技能已普及应用，但仍存在技能瓶颈和隐忧》的报道。

在天津大学某尝试室内，一块充满字符和标记的屏幕上，玄色方块频仍闪烁。一名男生佩带着充满迅速电极的玄色脑电极帽，紧盯屏幕，在无需双手操纵的环境下，通过“意念”“隔空打字”，将字符输入指定地区。

尝试室外，“隔空打字”的速率竞赛，已在赛场上演。2019年8月，天津大学慎密仪器与光电子工程学院神经工程与痊愈尝试室研究生魏斯文，在2019天下呆板人大会的“BCI脑控呆板人大赛暨第三届中国脑机接口角逐”中，以最高每分钟691比特的脑控打字解码速率，夺得桂冠。

平凡人用手在触屏手机上打字的速率，约为每分钟600比特。魏斯文在不消手、不消键盘的环境下，用“意念”每分钟解码输出69个汉字，已高出平凡人用触屏手机打字的速率。

“意念”打字，操作的正是脑-机接口技能（pain-computer interface，BCI）。

脑-机接口技能被誉为人脑与外界雷同交换的“信息高速公路”，是在人脑和计较机或其他电子装备之间，成立不依靠于通例大脑信息输出通路的全新技能。

“我们大脑的设法，凡是是通过神经外周组织可能肌肉组织表达出来”，天津大学医学工程与转化医学研究院副传授许敏鹏说，“脑-机接口技能则是绕过这样的正常通路，在大脑和计较机之间直接成立接洽”。

今朝，脑-机接口技能已普及应用于医疗痊愈、军事、航天等规模。跟着技能成长，脑-机交互将是将来人机通讯交互的最高形态。

(小问题)让痊愈医疗“插上同党”

在天津医院痊愈科的治疗室里，47岁的患者王杨佩带好脑-机接口装备后，按照电脑提醒，举办手腕成果痊愈实习。

经验3个多月的治疗，他已经能自行举办腕枢纽旋转、踝枢纽背曲等行为。

“2年前，我在手术进程中心脏主动脉血管夹层割裂，导致脑梗，手腕、脚踝枢纽都无法正常勾当。”王杨回想。

“其后，相识到天津医院运用脑-机接口技能辅佐患者痊愈，我就报名来介入。每周来医院3次，每次举办1小时的痊愈实习”，王杨很信用，“此刻我上下肢都有改进，对身材规复很有信念”。

“自本年7月起，我们正式将脑-机接口技能应用于脑卒中患者的痊愈治疗临床尝试中”，天津医院痊愈科主治医师李奇说，医院吸取了21例患者，治疗结果都有明明晋升。

“这种治疗方法不只能进步患者的主动性，还可在患者受损的中枢神经中形成反馈，刺激脑的重塑或代偿，从而进步痊愈疗效。”李奇增补。

操作脑-机接口技能实现医疗痊愈，正在改变人们的糊口。

年华倒回至1924年，德国精力科大夫汉斯贝格尔发明白脑电波人的意识可以转化成电子信号被读龋从此，脑-机接口技能研究开始呈现，但直到20世纪70年月，这项技能才真正开始成形。

1969年，研究员埃伯哈德费兹将猴子大脑中的一个神经元，毗连到仪表盘。当神经元被触发时，仪表盘的指针会动弹。

尝试中，假如猴子通过某种思索方法触发该神经元，并让仪表盘指针动弹，它就能获得一颗香蕉味的丸子作为嘉奖。

徐徐地，猴子为了吃到丸子，越来越善于这个游戏，它学会了节制神经元的触发。偶尔中，猴子成为首个真正的脑-机接口被试工具。

1978年，视觉脑-机接口方面的先驱William Dobelle，在一位男性瞽者的视觉皮层植入了68个电极的阵列，乐成制造了光幻视。

该脑-机接口体系包罗一个收罗视频的摄像机，信号处理赏罚装置和受驱动的皮层刺激电极。植入后，病人可以在有限的视野内，看到灰度调制的低判别率、低革新率点阵图像。

20世纪90年月末，脑-机接口技能迎来了成长飞腾，应用成就快速拓展，在浩瀚规模表现出辽阔远景。

个中，在神经痊愈或帮助医学规模，脑-机接口技能在脑部外伤、肢体残疾、神经体系疾病等患者的痊愈和成果重建中，施展着重要浸染。

奥地利格拉茨科技大学应用脑-机接口节制电刺激，辅佐手部瘫痪病人完成了抓杯、碰杯、倒水进口这一系列举措，被以为是脑-机接口应用于助残奇迹的里程碑变乱。

2014年巴西天下杯足球赛开幕式上，一名腰部以下完全瘫痪的少年，通过脑-机接口技能节制下肢外骨骼，完成了开球演出，一时惊动全天下，这得益于恒久的假造实习与外骨骼技能的成长。

在海内，天津大学神经工程团队，2014年研制乐成首台合用于全肢体中风痊愈的人工神经呆板人体系“神工一号”。

融合了行为想象脑-机接口技能和物理实习痊愈疗法，该体系在中风患者体外，仿生修建了一条人工神经通路，颠末模仿解码患者的行为痊愈意念信息，进而驱动多级神经肌肉电刺激技能，发生对应举措。

“在行为痊愈实习的同时，这一体系能促进患者受损脑区成果规复、修复和重建体内神经通路的可塑性。”团队科研职员先容。

“神工一号”在2014年问世后，持续迭代成长，现在研发出“神工三号”，技能慢慢成熟，工艺日臻完美。

今朝，这项技能已经在天津、山东多地三甲医院举办临床试验，为上千名患者带来新的治疗本领。

瞻望“神工”系列的将来，“我们方针是将‘神工’计划成体积更小的可穿着便携装备”，研究职员先容，“这样，不只能帮助病人完成更多伟大而风雅的肢体举措，还可以及时监测他们的大脑激活状态，实时调解痊愈实习模式。”

(小问题)多规模普及应用

除医疗痊愈规模外，大到军事、航天规模，小到糊口娱乐版块，脑-机接口技能已在多规模普及应用。

在军事规模，多国已经开始涉足研制脑控兵器原型设备，即让兵器设备凭证人的大脑意念思想执行操纵。

脑控战斗机、脑控装甲车……将来兵器设备大概将实现“随心所动”的智能化操纵，做到感知即决定、决定即冲击，极大晋升设备的冲击效能。这或者将引出兵器设备操控模式革命。

不只云云，脑-机接口技能尚有潜力应用在教诲、游戏、智能通信等规模。BrainCo公司针对教诲财富开拓了“Focus”系列头环，可以实现对人的留意力监测。

“脑-机接口技能可以辅佐门生，进步进修服从、晋升留意力。”来自美国硅谷的教诲呆板人公司萝卜太辣首创人兼CEO张尧说。

该技能还实现了用“头脑”节制电子游戏，增进了电子游戏新的娱乐成果。对比传统鼠标、键盘节制的电子游戏，明显增进了游戏的娱乐效应。

另外，佛罗里达大学开展的脑控无人机相干技能，也逐渐应用于电子竞技行业等。

在科学研究规模，天下各京城加大了对脑-机接口技能的研究。

近十年里，美国在脑-机接口规模颁发的论文总数排名第一，我国位于第二位。

(小问题)“脑语者”芯片取得打破

2019年，天津大学和中国电子信息财富团体相助研发了一款高集成脑-机交互芯片“脑语者”拥有完全自主常识产权的国产芯片。

“‘脑语者’可应用于特种医学、痊愈医学、脑认知、神经反愧信号处理赏罚等规模。”研究职员先容。

“这款芯片能辨认出面皮脑电中极薄弱的神经信息，高效计较解码用户操纵指令”，天津大学医学工程与转化医学研究院相干认真人先容，“这将极大晋升大脑与呆板之间的通佩服从，满意一般交换需求，让脑-机交互装备真正成为行使者的‘第三只手’”。

“‘脑语者’有望为脑-机交互技能走向民用化、便携化、可穿着化及简朴易用化开发阶梯。”这位认真人说。

据相识，“脑语者”芯片回收了一套高度集成的脑-机交互芯片架构，支持多通道神经信息收罗、处理赏罚和交互。

“这款芯片实现了快通信、精辨认、高指令等方针。”研究职员对记者说。

针对脑-机交互的非凡需求，“这款芯片也提供脑电编码接口、收罗传输接口、解码专速器等订制化模块”，研究职员先容，“这就形成了一套完备的嵌入式脑-机接口开拓平台。”

(小问题)今朝还存技能瓶颈

专家暗示，脑-机接口技能将经验脑-机接口、脑-机交互和脑-机融合这三个成长阶段。“当前，脑-机接口技能正由第一阶段向第二阶段成长过渡”，这位专家先容，今朝还存在四点技能瓶颈：传感精度低、集成计较服从差、编解码手段弱、互顺应本领缺。

面临这些题目，天津大学的专家先容，要在基本道理与要害技能、体系集成与重大应用等方面实现打破。

详细而言，要促进脑-机传感、脑-机编解码、脑-机互顺应等要害技能环节的理论创新与技能打破。

“要成长更不调动便携的检测电极，更高精度的传感方法，还必要成长更深条理、更全方位、更高精度的读脑技能。”天津大学的专家先容。

他增补说，必要增强对脑-机接口专用计较芯片的研发投入，实现高集成度、便携化、浅显化的脑-机接口体系。

(小问题)穿上安详“防护服”

将来脑-机接口技能，将从今朝脑-机单向接口，进化为脑-机双向“交互”，最终实现脑-机完全智能“融合”。

在此基本上，将成长出更先辈的人-机殽杂智能技能，并组建由人脑与人脑及与智能呆板之间，交互毗连组成的新型人机警能收集。

“这将彻底改变现有人类与智能呆板之间的相关，为人类缔造出亘古未有的智能期间新糊口。”天津大学的专家说。

然而在脑-机深度交互下，一些对付技能成长的忧虑也在逐步呈现。

“侵入式”脑-机接口技能，是否会因为植入电极造成脑部危险？

“脑控”时代，是否会由于信息导入可能输堕落误，给脑部带来危险？

对付“非侵入式”脑-机接口技能，脑电波网络信息的无序打点和泛滥行使，是否涉及对小我私人隐私的加害？

“行使脑-机接口技能应起首遵循知情赞成原则”，专家提议，“这项技能的行使必需是对人是有利的，不应承对他人、社会造成危险”。

其它，在行使进程中还要遵循自主性原则。

以脑-机技能应用于治疗为例，在任何治疗进程中均应尊重患者的自主性，由患者抉择是否治疗、采纳何种治疗法子以及何时终止治疗。

“应明晰限制’读脑‘的内容、时刻，且’读脑‘必需是以治疗为目标。”天津大学的专家汇报记者。

“控脑”是为规复大脑的成果、刺激大脑的发育而采纳的治疗法子，“只应承‘控脑’用于明晰的临床用途，且治疗时刻、内容、要领需有严酷限定。”专家增补。(完)

（编辑：河北网）

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