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(shí)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(guò)大腦信號(hào)操控設(shè)備……
初冬時(shí)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(dòng)引導(dǎo)活動(dòng)采訪團(tuán)來(lái)到天津大學(xué)，這里的腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室里，涌動(dòng)著創(chuàng)新熱潮。
人類的大腦是一臺(tái)比任何超算都精密的“生物計(jì)算機(jī)”，如果大腦可以直接與外部設(shè)備聯(lián)動(dòng)起來(lái)，那么人類就真的能探索實(shí)現(xiàn)“心想事成”了。而腦機(jī)接口，正是實(shí)現(xiàn)“腦控”的重要技術(shù)，它通過(guò)識(shí)別大腦活動(dòng)時(shí)的腦電波特征讀取大腦意圖，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器或外部環(huán)境之間的交互。
多年來(lái)，天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)在非侵入式腦機(jī)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(gè)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(guò)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(jí)的空間分辨率，卻有感染風(fēng)險(xiǎn)。“她雖然剃光了頭發(fā)，但還是愛(ài)美的，麻醉前她問(wèn)，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(dòng)，“我無(wú)比尊重她面對(duì)疾病的勇氣，但也深感我們必須要把我們的無(wú)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(tuán)隊(duì)通過(guò)超聲空間編解碼腦電技術(shù)，初步實(shí)現(xiàn)了無(wú)創(chuàng)毫米級(jí)腦電信號(hào)解析，并投入臨床試驗(yàn)。
像這樣的腦機(jī)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(guò)腦脊液循環(huán)動(dòng)力學(xué)及無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)，依托采集腦電數(shù)據(jù)對(duì)患者進(jìn)行認(rèn)知判斷等方法，將腦積水的診斷時(shí)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(tīng)覺(jué)感知進(jìn)行精密“體檢”；“神工—神心”可以實(shí)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(jī)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(guò)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(lái)這可以應(yīng)用在無(wú)人物流、極端環(huán)境救援或消費(fèi)場(chǎng)景中。在太空環(huán)境中，身著厚重航天服的航天員行動(dòng)不便，可以通過(guò)直接解碼大腦信號(hào)來(lái)控制機(jī)械臂等外部設(shè)備，也可以通過(guò)大腦信號(hào)監(jiān)測(cè)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(shí)驗(yàn)室里，記者還看到了一項(xiàng)“黑科技”：片上腦-機(jī)接口技術(shù)。團(tuán)隊(duì)成員邵文威介紹，片上腦是通過(guò)干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，在體外培養(yǎng)一個(gè)“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(duì)其進(jìn)行信號(hào)輸入或解碼電活動(dòng)向外部發(fā)出指令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)特定功能，如自主控制機(jī)器人避障、抓取物體等。
邵文威表示，“片上腦-機(jī)接口的一大優(yōu)勢(shì)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(shí)現(xiàn)混合智能領(lǐng)域的新嘗試?！?/p>
今年7月，工信部等七部門發(fā)布 《關(guān)于推動(dòng)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》 。文件提出，到2027年，腦機(jī)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(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
作為響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略的舉措，天津大學(xué)設(shè)立了全國(guó)首個(gè)腦機(jī)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(zhǎng)楊佳佳介紹，腦機(jī)接口是一個(gè)高度交叉的學(xué)科，涉及生物醫(yī)學(xué)、材料、機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域，天津大學(xué)采用“項(xiàng)目制”培養(yǎng)模式，打破獨(dú)立的專業(yè)課程模式，讓學(xué)生每學(xué)期都完成項(xiàng)目，如大一的“意念控制小球”等，通過(guò)實(shí)際操作整合多學(xué)科知識(shí)。
從醫(yī)療康復(fù)、智能交互到未來(lái)人工智能領(lǐng)域，腦機(jī)接口承載著人類突破自身認(rèn)知邊界、實(shí)現(xiàn)人機(jī)深度共融的未來(lái)想象，正在讓“科幻”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。(記者 高萌)