浅谈脑机接口技术

赛迪智库  作者:王凌霞

2019-10-30

近年来随着神经科学、计算机等技术飞速发展,脑机接口成为一个新的研究热点。脑机接口一般被定义为不依赖于正常的由外围神经和肌肉组成的输出通路的通讯系统,目的是使人类可以直接通过大脑来表达想法或操纵机器设备。

科学界很早就展开了基于脑部植入的脑机接口研究。人造耳蜗、人造视网膜等脑机接口产品已经在帮助残疾人恢复受损能力方面起到了积极作用。在相关测试中,失去四肢活动能力的患者可以通过脑机接口移动光标或者机器手臂。马斯克旗下的脑机接口创业公司NeuraLink团队在7月发布了最新的脑机接口方案,旨在设计一个安全的、微型的、能在大脑中实用的接口。其长远目标是让脑机接口面向健康大众,帮助人类靠大脑来操控机器,以实现人类跟人工智能的共生,引发了公众的兴趣。

无需脑部植入的非侵入脑机接口研究也有一定进展。美国卡耐基梅隆大学团队开发出一种能让人用意念操控机械臂的脑机接口。操作人员进行特殊的运动想象训练后,使大脑发出可以被机器收集并识别的信号。Facebook也发布了最新的脑机接口研究成果,通过脉搏血氧仪检测神经元的氧气消耗,实时检测大脑活动中的预期语音,实现“意念打字”,据称准确率较其以往测试有很大提升。

当前的脑机接口技术但还远未达到公众想象或期待的程度。一方面,采集大脑信号是首要的难题。大脑有850亿个神经元,神经元发出的脑信号传到头皮时已经严重衰减且相互混杂。脑部植入还会带来严重的手术创伤。另一方面,人类对于大脑的了解仅限于图层识别、语音识别等基本的信息处理,还未能破译思考、推理等复杂的脑电信号,即使收集到大脑信号识别不出其含义。

未来,脑机接口相关技术将在涉及人脑的各个领域有着广泛的应用前景。在医疗领域,可以有效支持失去活动能力患者的辅助治疗,帮助其恢复语言功能、行为能力。例如使语言功能丧失患者直接与外界交流,或者使四肢完全丧失功能的患者能够在无人照看的情况下自己操作轮椅等设备,帮助渐冻症、中风等患者过上正常人的生活。理论上,脑机接口可以创造最有效的人机交互模式,未来脑机接口将改变人类操作机器的方式,例如帮助人类在特殊环境中控制外部设备,实现只需要大脑活动的无人驾驶技术,还可以极大地改进人们的娱乐方式。