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脑机接口技术已在现实萌芽 “阿丽塔”不科幻

  街头卖艺的残疾人可以用机械臂自如地弹吉他;女主角阿丽塔只有大脑保存完好,但在依德医生为她安装了机械肢体后,阿丽塔奇迹般地复活了。

  这是最近上线的科幻电影《阿丽塔:战斗天使》中的情节。该片呈现了一个人机融合极为普遍的未来世界。其中形形色色的半机械人,都离不开脑机接口(Brain Computer Interface,简称BCI)的支撑——毕竟,离开大脑的指挥,功能再强大的机械肢体也难以动弹。

  其实,脑机接口技术早已不属于纯科幻。尽管离《阿丽塔:战斗天使》中描绘的发展程度相差甚远,但现实生活中的脑机接口技术已开始崭露头角。

  一种全新的人机交互方式

  敲键盘是我们与计算机交互的主要方式,近几年兴起的语音交互是人工智能技术带来的新的交互可能。而脑机接口技术将再次带来全新的人机交互方式。

  “脑机接口是让大脑和机器直接沟通的一种系统,它可以让人脑与机器互联,人机之间的信息传递或通讯控制会变得更加方便。” 中国科学院半导体研究所研究员王毅军在接受科技日报记者采访时说。

  简单来说,就是可以靠直接提取大脑神经信号来控制外部设备。

  “从技术上来说,脑机接口技术可分为侵入式和非侵入式两大类。”王毅军说。

  在大脑中植入电极或芯片属于侵入式的脑机接口。人的大脑中有上千亿个神经元,通过植入电极,可以精准地监测到单个神经元的放电活动。这种方式的缺点是会对大脑造成一定损伤。

  而头戴式的脑电帽则属于非侵入式的脑机接口,它主要是使用脑电帽上的电极从头皮上采集脑电信号。这种方式可以在头皮上监测到群体神经元的放电活动,缺点是不够精准。

  其实早在半个世纪前,科学家就有了将大脑与机器连接起来的想法。只不过,相关技术一直不太成熟,脑机接口技术进展缓慢。直到2000年左右,脑电波检测等技术的重大进展,为脑机接口技术注入新的发展活力。

  如今,脑机接口技术已成为科技大佬们关注的前沿技术。

  美国太空探索技术公司(SpaceX)掌门人埃隆·马斯克就投资了一家名为“Neuralink”的脑机接口初创公司。脸书公司也于2017年透露,它拥有一支工程师团队研发脑机接口技术。该团队计划用光学成像设备每秒扫描大脑100次,从而实现让用户直接用意识打字。

  相关研究应用已越来越多

  “尽管与科幻电影相比,现实生活中的脑机接口技术仍处于早期发展阶段,但相关应用已经越来越多。” 博睿康是一家关注脑机接口技术的国内企业,该公司总经理黄肖山在接受科技日报记者采访时说。

  医疗领域是脑机接口的主要用武之地。美国研究人员曾展示,利用脑机接口技术,使残障患者通过控制机械臂进行活动,比如拿起水杯喝水。

  “但脑机接口不一定非要用来控制机械臂。”黄肖山介绍,这种技术目前还可以用来进行神经系统疾病的诊断和康复。比如,癫痫病人的大脑会出现某个区域的神经元异常放电,通过脑机接口技术检测到神经元异常放电后,可以对大脑进行相应的电刺激,从而减少癫痫发作。

  王毅军表示,中风患者在失去肢体控制能力后,也可以通过脑机接口技术对患者的大脑运动皮层进行训练,帮助病人进行康复。

  除医疗领域外,脑机接口技术目前还被用于航空航天、教育、娱乐等多个领域。例如,在航空航天领域,该技术可帮航天员用大脑更好地操控机械外壳,在特殊环境下执行任务;在教育领域,它能训练学生的注意力等。

  最具吸引力的还是脑机接口技术的未来前景。“未来脑机接口的应用场景有哪些?可以想想我们平时用大脑做了哪些事情。”黄肖山说。

  最根本的改变是,一旦大脑与计算机实现更好、更快地交互,人与人之间、人与计算机之间的交互效率将实现质的飞跃。

  王毅军解释道,比如现在语言是人与人之间交流的重要方式,在说话前,大脑已编辑、形成相关信息,再通过控制肌肉运动将这些信息以语音的形式表达出来。这样通过语音对话进行交流的方式,效率很低。

  “未来可以通过脑机接口实现生物智能与机器智能的融合,即脑机混合智能,使大脑与大脑之间,大脑与计算机之间直接进行信息沟通,信息沟通的效率将被大大提高,从而真正实现‘心想事成’和‘意念控制’。”王毅军说。

  前景美好但存在发展瓶颈

  尽管前景十分美好,现阶段脑机接口技术还存在很多尴尬的问题。

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