脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)是在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间建立的直接连接通路。通过单向脑机接口技术,计算机可以接受脑传来的命令,或者发送信号到脑,但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。2013年,自美国首次宣布启动 “脑计划”以来,欧洲、日本、韩国等陆续参与“脑科技”竞赛项目,据已公开数据表明,全球在脑机接口相关领域的研发支持已经超过200亿美元。
脑机接口技术让瘫痪者重新站立
脑机接口技术应用
教育:能够实现认知负荷、注意力水平、情绪状态等高级思维活动的实时测量,为学习者或教师根据测量结果调整学习策略或教学策略支持。可通过帮助开展学习过程中的脑信号控制,帮助学习者调控自身的情绪、注意力状态,提升学习效果。浙江强脑科技运用神经反馈训练学生认知功能,已积累超过30000名案例,有效改善率达到75%以上。
医疗:帮助ICU病人、脑卒中和肌萎缩侧索硬化症等患者与看护者和外界沟通,通过脑控鼠标移动、脑控键盘输入来实现;帮助(高位)截瘫患者恢复取拿物品、喝水等一般自理能力。2014年巴西世界杯上,29岁的截瘫青年Juliano通过脑控外骨骼“机械战甲”成功开球。
健康:脑机接口技术可以通过其对大脑的连接,对大脑施加刺激或根据信号分 析对其进行反馈训练,从而达到恢复其功能的目的。比如帮助残疾人通 过安装可控的智能化义肢恢复常态生活,帮助自闭症、抑郁症等疾病患 者实现行为症状背后脑功能的改善。BrainCo自闭症研究组康谱睿启利用 该技术,对自闭症儿童社交动机的改善有效率超过85% (初步试验结 果)。
娱乐:为传统休闲娱乐产品提供附加值和新卖点、为消费者接触新兴脑科技提供触点,主要通过脑控音乐播放、脑控电子绘画、脑控点灯等实现。
颠覆人机交互 脑机接口正走向现实
脑机接口技术发展进程
2013年美国“脑计划”:2013年4月,美国奥巴马政府宣布启动美国脑计划,欧盟几乎同时宣布“人脑工程”作为其未来10年的“新兴旗舰技术项目”。
2016年中国“脑计划”:在“十三五”国家科技创新规划中,脑科学与类脑研究被列为“科技创新2030—重大项目”。自2018年以来,国家先后批准北京、上海、深圳等地成立国家级脑科学研究基地
2017年Facebook“脑打字”:Facebook秘密研究团队Building 8首次公布研究成 果,希望在2年内实现通过大脑-计算机交互界面、每分 钟输出100个单词。
2018年浙江强脑“人工智能义肢”:浙江强脑科技推出人工智能义肢,通过识别残疾人的运动意图,控制假肢与钢琴演奏家郎朗四手合奏。拥有6个自由度,可帮助残疾人恢复日常生活80%的运动需要。
2019年马斯克“大脑缝纫机“:Neuralink创始人马斯克发布脑机接口系统,可通过一 台神经手术机器人向大脑内快速植入大量4-6微米粗细 的线,通过 USB-C接口直接读取大脑信号,并可以用 iPhone 控制。