穿上外骨骼，戴上腦電帽等設(shè)備，借助屏幕畫面意念控制可實現(xiàn)外骨骼輔助下邁步行走；航天員在太空中借助腦控系統(tǒng)，直接通過大腦信號操控設(shè)備……
初冬時節(jié)，記者隨“青春華章·踏浪新質(zhì)潮”網(wǎng)絡(luò)主題宣傳與互動引導(dǎo)活動采訪團來到天津大學(xué)，這里的腦機交互與人機共融海河實驗室里，涌動著創(chuàng)新熱潮。
人類的大腦是一臺比任何超算都精密的“生物計算機”，如果大腦可以直接與外部設(shè)備聯(lián)動起來，那么人類就真的能探索實現(xiàn)“心想事成”了。而腦機接口，正是實現(xiàn)“腦控”的重要技術(shù)，它通過識別大腦活動時的腦電波特征讀取大腦意圖，實現(xiàn)人與機器或外部環(huán)境之間的交互。
多年來，天津大學(xué)團隊在非侵入式腦機接口方向集中力量攻關(guān)。在天津大學(xué)醫(yī)學(xué)院，宋西姊教授向記者回憶起一個故事：在當(dāng)?shù)厝揍t(yī)院，一位年輕的癲癇患者不得不通過侵入式的植入電極進(jìn)行癲癇灶定位進(jìn)而摘除病灶，這種方式雖然能達(dá)到毫米級的空間分辨率，卻有感染風(fēng)險。“她雖然剃光了頭發(fā)，但還是愛美的，麻醉前她問，植入電極后能不能給我拍張照片？”這一幕讓宋西姊備受觸動，“我無比尊重她面對疾病的勇氣，但也深感我們必須要把我們的無創(chuàng)技術(shù)盡快向臨床推廣，讓癲癇患者不再懼怕癲癇定灶檢查?！?/p>
如今，宋西姊團隊通過超聲空間編解碼腦電技術(shù)，初步實現(xiàn)了無創(chuàng)毫米級腦電信號解析，并投入臨床試驗。
像這樣的腦機接口技術(shù)在天津大學(xué)不斷涌現(xiàn)：“神工—神篙”技術(shù)，通過腦脊液循環(huán)動力學(xué)及無創(chuàng)腦機接口技術(shù)，依托采集腦電數(shù)據(jù)對患者進(jìn)行認(rèn)知判斷等方法，將腦積水的診斷時間從傳統(tǒng)的幾天縮短為30分鐘，并且大大降低醫(yī)療支出；“神工—神耳”能為大腦的聽覺感知進(jìn)行精密“體檢”；“神工—神心”可以實現(xiàn)抑郁等精神疾病的客觀診斷……
研究人員介紹，除了臨床，腦機接口技術(shù)還能被應(yīng)用于很多領(lǐng)域。工作人員戴上腦電帽，通過腦電波能夠控制小車避障行駛，還能在游戲畫面中走迷宮，未來這可以應(yīng)用在無人物流、極端環(huán)境救援或消費場景中。在太空環(huán)境中，身著厚重航天服的航天員行動不便，可以通過直接解碼大腦信號來控制機械臂等外部設(shè)備，也可以通過大腦信號監(jiān)測航天員情緒和負(fù)荷等，采取方法調(diào)節(jié)航天員狀態(tài)。
在實驗室里，記者還看到了一項“黑科技”：片上腦-機接口技術(shù)。團隊成員邵文威介紹，片上腦是通過干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，在體外培養(yǎng)一個“大腦”，它具備生物大腦的基本特性，再為其加裝上電極芯片，使得科學(xué)家能對其進(jìn)行信號輸入或解碼電活動向外部發(fā)出指令，進(jìn)而實現(xiàn)特定功能，如自主控制機器人避障、抓取物體等。
邵文威表示，“片上腦-機接口的一大優(yōu)勢是能大大降低能耗。另外，它作為生物智能具備神經(jīng)可塑性，可以培養(yǎng)持續(xù)學(xué)習(xí)、泛化學(xué)習(xí)、聯(lián)想學(xué)習(xí)能力，還可以與人工智能耦合，實現(xiàn)混合智能領(lǐng)域的新嘗試。”
今年7月，工信部等七部門發(fā)布 《關(guān)于推動腦機接口產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》 。文件提出，到2027年，腦機接口關(guān)鍵技術(shù)取得突破，到2030年培育2至3家有全球影響力的領(lǐng)軍企業(yè)，構(gòu)建具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
作為響應(yīng)國家戰(zhàn)略的舉措，天津大學(xué)設(shè)立了全國首個腦機接口本科專業(yè)，面向在校學(xué)生進(jìn)行二次選拔。天津大學(xué)醫(yī)學(xué)院副院長楊佳佳介紹，腦機接口是一個高度交叉的學(xué)科，涉及生物醫(yī)學(xué)、材料、機械等多個領(lǐng)域，天津大學(xué)采用“項目制”培養(yǎng)模式，打破獨立的專業(yè)課程模式，讓學(xué)生每學(xué)期都完成項目，如大一的“意念控制小球”等，通過實際操作整合多學(xué)科知識。
從醫(yī)療康復(fù)、智能交互到未來人工智能領(lǐng)域，腦機接口承載著人類突破自身認(rèn)知邊界、實現(xiàn)人機深度共融的未來想象，正在讓“科幻”變?yōu)楝F(xiàn)實。(記者 高萌)