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?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行癲癇灶定位進而摘除病灶，這種方式雖然能達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)對患者進行認知判斷等方法，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)家能對其進行信號輸入或解碼電活動向外部發(fā)出指令，進而實現(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?！?/p>
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)