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

  • 2026世界机器人大会迎来大量观众

  • G331国道大久才江口特大桥主塔全部封顶

独家策划

推荐阅读
2013年,东正光学的创始团队在广东深圳租下第一间厂房。4年后,当工业光学与电影影像的积累具备向更广泛创作者群体转化的条件时,东正光学重返消费市场,推出Thypoch(叙)品牌。
2026-08-21 07:20
7月17日,习近平主席在2026世界人工智能大会暨人工智能全球治理高级别会议开幕式上发表题为《携手构建公正合理的全球人工智能治理体系》的主旨讲话。
2026-08-21 02:00
近期,因冬季寒区试车而闻名的边疆小城——黑龙江黑河迎来了反季节试车热潮。在试运行的全球规模最大四季低温汽车试验场内,零下30摄氏度的室内一片冰天雪地,来自多个车企与零部件厂商的测试车辆正自如驰骋,借助静态低温舱、冰雪圆环、多角度对开坡道等专业场景展开性能测试。
2026-08-21 03:40
最新统计数据显示,截至2026年7月底,江苏省光伏发电累计装机容量突破1亿千瓦,占全省电力总装机的比重超38%,成为全省第一大电源。图为8月19日,在扬州市邗江区公道镇,电力运维工人在检查渔光互补发电设备运行情况。
2026-08-21 03:40
近期,南华大学核科学技术学院韦悦周教授团队从稀土矿渣中直接分离得到高纯度的阿尔法核素铅-212及其前体核素钍-228,并成功实现了单批次从公斤级稀土矿渣中分离提取158微居里的铅-212/铋-212。
2026-08-21 03:50
近日,中国科学院海洋研究所联合美国加州大学圣巴巴拉分校等机构,在南极冰盖近期质量变化的气候驱动机制研究方面取得重要进展。研究发现,2021—2023年热带暖池持续增暖激发向南极传播的罗斯贝波列,形成东南极南北向偶极环流,重组水汽输送并增强区域降雪,从而暂时减缓了南极冰盖质量损失。
2026-08-21 03:50
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上的讲话中指出,我国正从全球科技参与者、贡献者向开拓者、引领者加速转变,成为创新力上升最快的国家之一。
2026-08-20 02:10
中国信息通信研究院18日发布的《具身智能训练场研究报告(2026年)》显示,随着各部门密集部署人形机器人中试基地和训练场建设,我国具身智能训练场已经成为关键基础设施,形成规模化集群化布局。
2026-08-20 02:10
19日,朱雀三号遥二运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空。火箭一子级按预定程序成功软着陆于甘肃省民勤县朱雀三号着陆场坪,二子级将搭载的鸿鹄03星顺利送入预定轨道,飞行试验任务取得圆满成功,为后续开展回收箭体检修维护、复用飞行和商业化应用奠定基础。本次任务是继7月10日长征十号乙运载火箭一子级海上网系成功回收后,我国首次成功实施重复使用运载火箭一子级着陆腿方式陆地可控回收,标志着我国重复使用火箭技术取得重大突破。
2026-08-20 04:00
19日从中国科学技术协会了解到,为大力弘扬科学精神,营造风清气正的学术生态,加快建设世界一流科技期刊,中国科技期刊卓越行动计划(以下简称“卓越计划”)入选期刊及集群共同倡议“恪守科研诚信和学术道德”。
2026-08-20 04:00
近几个月来,北京大模型捷报频传:Kimi K3发布当前最大开源模型,综合智能水平直逼国际两大尖端闭源模型;小米MiMo-V2.5在通用图形处理器上实现推理速度大幅突破,并登顶全球多模型聚合平台公布的大模型调用量榜首;字节跳动发布新一代视频生成模型Seedance 2.5,在生成时长、多模态理解、编辑精度等维度实现全面升级。
2026-08-20 04:00
“或为近150年最强”“或为自1951年以来最强气候事件”……最近,关于2026年形成超强厄尔尼诺的新闻很受关注。预计赤道中东太平洋海表温度将继续维持波动上升态势,于今年11月至12月前后达到本次事件峰值。
2026-08-19 09:51
宁夏平原,黄河水沿着叶脉般的渠道淌进田间。”  青铜峡灌区是全国6个特大型灌区之一,是世界灌溉工程遗产宁夏引黄古灌区的重要组成部分。”  完成全域一体的信息化建设,这是青铜峡灌区从“治水”走向“智水”的关键一步。
2026-08-19 09:46
直面现实困境,1989年青海省委作出“绿化南北两山,改善西宁生态环境”的战略决策,西宁市积极响应。18年间,他在山上劳动超3000天,带领群众栽种树木近3000万株,让3.75万亩荒山披绿,筑起守护西宁的生态屏障。
2026-08-19 09:45
主刊收到投稿400余篇,已出版60篇,其中包括多个我国科研团队的最新重要原创成果……在日前举行的Vita期刊首期发布暨生命科学开放联盟一周年交流会上,Vita(《生命》)系列期刊正式亮相。
2026-08-19 09:45
也正因如此,当科技触及意识,我们需要建立的伦理边界,可能比传统数据隐私更为严格。科技工作者的责任是将伦理融入研发全过程,他们是伦理风险的第一道防线。在研发科技产品时,科技工作者要充分考虑其伦理风险,在应用产品时,要严格遵守伦理规范与法律规定,尊重他人的意识隐私。
2026-08-19 09:43
5天赛程,51个项目,1301场比赛……日前,记者从北京市政府新闻办公室获悉,第二届世界人形机器人运动会将于8月22日在国家速滑馆“冰丝带”开幕。
2026-08-18 10:14
8月15日,承载着亿万公众对良好生态环境期盼的《中华人民共和国生态环境法典》开始施行,标志着我国生态环境保护迈入“法典化”时代。生态环境法典有哪些亮点和创新?如何做好法典的学习、宣传与实施工作?
2026-08-18 10:11
一系列政策“组合拳”为智能农机从研发到应用构筑了全链条支持体系,为现代农业注入强劲动力。
2026-08-18 10:10
今年上半年,我国新能源和可再生能源发展总体保持平稳态势,可再生能源发电装机达24.55亿千瓦,占全国电力总装机的60.7%,其中风电光伏发电装机(约19.5亿千瓦)占比接近一半,太阳能发电装机与燃煤发电装机基本持平。
2026-08-18 10:06
加载更多