点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

揭秘脑机接口

来源:光明网2022-03-11 16:47

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  脑机接口技术原本是存在于科幻电影之中的新科技,它有着很广泛的应用前景,它能在医疗、康复、包括人的认知、感知等等方面都能给我们以帮助。它也是人类摆脱手脚束缚,用大脑控制机器的重要一步。如今脑机接口技术的发展,可以让我们对于大脑的认知更上一层楼。

  2021年,埃隆·马斯克(Elon Musk)的脑机接口公司开了一场发布会,展示了一只猴子仅用其大脑就能控制光标在屏幕上移动,玩起“意念乒乓球”(MindPong)游戏。这场发布会让很多公众第一次听到了“脑机接口”。2018年,马斯克同样通过线上发布会的形式,给大家分别展示了完全没有脑机接口、经历脑机接口手术又撤掉以及两个月前被植入了脑机接口设备的三只不同小猪的健康情况,向公众展示了脑机接口手术的效果以及可逆性。

揭秘脑机接口

  芯片是脑机接口的关键技术|Pixabay

  对于专业人士来说,马斯克的这两个实验中涉及的脑机接口技术已经并不年轻了。事实上脑机接口其实已经有七十多年的历史。早在2014年巴西世界杯开幕式上,就有一位残疾人少年通过脑机接口接通了一个仿生假肢进行开球。

  脑机接口技术有两种方式,一种是植入式的,即通过手术给病人或动物植入电极来进行神经元信号的读取,比如上文提及的马斯克的两次实验。另外一种形式则是无创的,使用者通过佩戴脑电波设备来采集头皮脑电信号,通过电缆传输并放大之后传送到计算机进行分析处理,这是一种间接的采集神经原的信号方式。如果我们将大脑比做一间屋子,大脑中的信息就像是屋子里的人在说话,我们想知道屋子里的人在说什么,可以直接推开门进来听,这就好比植入式的脑机接口;而非植入式的脑机接口就如同通过装置在屋外收集并放大屋内的声音从而听清楚。植入式的脑机接口从采集信息的准确性上来讲效率更高,可以更精准地收集信号,但同时它是有创的,需要手术植入大脑。而非植入式的脑机接口仅需体外佩戴设备,对人体没有损伤,但面临如何高效精确采集信号的技术挑战。

揭秘脑机接口

  通过脑机接口获取脑部信号就好比通过设备录音|Pixabay

  在未来,脑机接口有着非常广泛的应用前景,它可以在医疗、康复、包括人的感知、认知方面都能够给我们以帮助。例如面对中风或者其他疾病而丧失肢体运动能力的病人,他们的大脑是健康的。常规的康复方式可能是通过一个机器外骨骼来带动他去运动,但这只是一种被动的康复。而脑机接口技术可以采集并按照患者的运动意图控制肢体运动。在更远的未来,计算机或许可以解读人的动机以及想象。

  除了前文提到的巴西世界杯的开球少年以外,脑机接口技术在国内也有一例很成熟的应用。2004年,一位年仅24岁的年轻人王甲被诊断为渐冻症,曾经的箭步如飞永远成为了他的回忆。由于几乎丧失了全部的肌肉控制能力,王甲不仅失去行动能,也失去与家人沟通的能力。2019年7月,清华大学医学院的科研团队给王甲带来了一套脑机接口打字设备。这款设备包含一个显示屏,显示不同闪烁频率的字母。当使用者盯着不同的字母时,大脑也会产生不同的反应,通过收集分析不同的信号就可以辨别出使用者在主注视哪个字母,从而频出使用者想要表达的内容。经过短暂的训练,王甲逐渐掌握了脑机接口打字这项新技能,因此也重新获得了与家人、外界沟通的能力。

揭秘脑机接口

  脑机接口:康复训练的新窗口|Pixabay

  目前,无论是植入式还是非植入式的脑机接口技术都存在较大的局限性,也面临着各自的挑战,还距离我们的生活非常遥远。例如针对植入式脑机接口,科学家们正尝试着去寻找一些体积更小、生物兼容性更强的材料作为植入电极,从而减少对人体的伤害。而对于非植入式的脑机接口,如何优化生物信号的采集也是科学家正在不断探索、攻克的课题。

  同时,由于脑机接口技术“人机合一”的特殊性,一方面它能够将人的智慧和机器的高性能更好的结合起来,通过这项技术,人类未来也许会达到人机混合这种最高形式的智能。但另一方面,脑机接口如何保护使用者的隐私、让技术更好地服务于人类生活,也成为了浙西那个技术发展必须要解决的关键问题。我们需要对技术不断优化,同样也需要出台完善的法律法规来为民众权益保驾护航,只有这样,才能推动这项技术更快的发展并落地。

  大脑是人类最为复杂的器官之一,我们对它的了解仍非常浅显。曾经有科学家说:“我们在新的世纪研究人类的大脑,就像上个世纪我们探索宇宙一样,面对的都是有很多的不确定性。”我们在探索宇宙的时候走得很远,最终收获了很远的脚步,也同时看到了很多技术的不断成熟。在研究大脑的过程中,也许这段历史会再次重现。也许正当我们满怀憧憬未来脑机接口的技术将给我们带来怎样的人机高度混合的智能社会,并不断为之奋斗的时候,其实在走的每一小步当中都给我们的社会带来了成果。

  参考文献

  [1]贺文韬. 脑机接口技术综述[J]. 数字通信世界, 2018, 01(No.157):81+86.

  [2]尹晶海, 蒋德荣, 穆振东,等. 基于运动想象的脑机接口残疾人游戏辅助平台的设计与应用[J]. 中国组织工程研究与临床康复, 2008, 12(35):5.

  [3]马赟, 王毅军, 高小榕,等. 基于脑-机接口技术的虚拟现实康复训练平台[J]. 中国生物医学工程学报, 2007, 26(3):6.

  [4]高上凯. 浅谈脑-机接口的发展现状与挑战[J]. 中国生物医学工程学报, 2007.

  作者:宋帅兵

  编辑:韩越扬

揭秘脑机接口

[ 责编:张蕃 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 重庆武两高速凤来大溪河特大桥建设稳步推进

  • 红润扎西焕新颜

独家策划

推荐阅读
“九章四号”被应用于高效求解高斯玻色采样任务,其计算速度相比当前全球最快的超级计算机快1054倍(即量子优势比为1054),成功建立了国际上最强的量子计算优越性。
2026-05-15 03:15
夏粮收购是全年粮食收购的首战,对于保护种粮农民利益、维护粮食市场平稳运行、保障粮食稳定安全供给具有重要意义。
2026-05-15 03:25
5月14日,我国首座海上移动式多功能措施平台“海洋石油283”(又称“增产一号”)从青岛西海岸新区启运
2026-05-15 03:25
5月14日11时,朱雀二号改进型遥五运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,运载火箭全程飞行正常,二子级进入预定轨道,飞行试验任务取得圆满成功。
2026-05-15 03:15
自然资源部13日发布的最新找矿成果显示,西藏罗布莎矿区新增铬铁矿资源量73.83万吨,实现矿山深边部找矿突破。找矿团队还在西藏东巧地区首次评价沉积型铬铁矿,新增伴生铬铁矿矿石量114.63万吨,拓展了我国铬铁矿找矿空间。
2026-05-15 02:55
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等组成的研究团队联合国内多家科研单位,成功研制出1024个量子压缩态输入、8176模式的可编程量子计算原型机“九章四号”。
2026-05-14 09:49
当前,全球科技创新格局深度调整,科技成果转化已成为衡量国家创新体系效能的关键标尺。
2026-05-14 03:05
中国人对天宇的想象,自古便深沉而浪漫。在东华大学,科研人员将来自38万公里外的月球土壤化为一缕缕兼具柔性与强度的星际之丝。
2026-05-14 02:40
近日,中国科学院化学研究所研究员乔燕、王树团队联合国内外科学家,首次实现人工细胞的形态与功能不对称分裂,为理解类生命功能涌现和原始细胞形成提供了新路径。
2026-05-14 02:40
近日,国家网信办、国家发展改革委、工业和信息化部联合印发《智能体规范应用与创新发展实施意见》(以下简称《实施意见》),明确支持探索智能体在城市规划、建设与治理环节的规范应用,同时将智能体安全、可靠、可信作为产业发展的底线要求。
2026-05-14 02:25
“请帮我检索南京附近适合亲子旅游的路线”“我想买个电热水器,请帮我推荐几款实用的”……如今,越来越多的消费者开始将AI(人工智能)当作“随身消费参谋”。从规划旅游路线到挑选酒店民宿,再到日常购物选择,很多消费者习惯先问一问AI工具,再做消费决策。
2026-05-13 09:30
在这一过程中,颠覆性技术正由潜在变量转变为关键变量,成为重塑产业结构、重构竞争格局的重要力量。颠覆性技术具有“路径替代”特征,能够深刻改变产业格局。综上所述,未来产业发展呈现出“技术跃迁—场景转化—工程化扩张”的基本路径。
2026-05-13 09:22
搭载单核180个计算比特自主超导量子芯片的“本源悟空-180”量子计算机已上线运行,开始接收全球量子计算任务。
2026-05-13 02:30
2018年,厦大教师吴彩胜带着一群厦大青年来到这里。他们发现,当地的农副产品虽然产量不小,却因缺乏检测条件,面临“好产品难认证”的困境。
2026-05-13 02:20
浦江潮涌,惠风和畅。5月12日,第十二届亚太经合组织(APEC)食品安全合作论坛(FSCF)会议在上海举行。
2026-05-13 02:25
今年5月12日是第18个全国防灾减灾日,主题是“人人讲安全、个个会应急——提高防灾减灾救灾能力”。
2026-05-12 02:40
习近平总书记在加强基础研究座谈会上强调,基础研究是整个科学体系的源头,是所有技术问题的总机关。
2026-05-12 02:40
当前,我国正处于加快建设教育强国的关键时期。教育作为强国建设、民族复兴之基,战略地位更加凸显,迎来了前所未有的发展机遇
2026-05-12 02:40
十年来,北京大学考古文博学院坚守初心、守正创新,聚焦学科、学术、话语、育人四大体系一体化建设,并以实践创新贯穿始终,让四者协同赋能
2026-05-12 02:40
回顾人类社会发展史可以发现,任何一个国家的崛起都伴随着思想文化的兴盛和知识体系的自主建构。
2026-05-12 02:40
加载更多