腦機接口重大突破! “超能力認知”的核心技術

據報道,近日,美國 Battelle 研究所和俄亥俄州立大學韋克斯納醫學中心(Wexner Medical Center)的一個研究小組表示,他們已經能夠使用腦機接口(Brain-Computer Interface,BCI)系統,恢復嚴重脊髓損傷的患者手部觸覺。最新的研究成果發表在 4 月 23 日的《細胞》雜誌上。

腦機接口技術為恢復感覺和運動功能以及治療神經疾病提供了希望,同事還將賦予人類“超能力”--用意念即可控制各種智能終端。通過對人類大腦進行“升級”,還會使我們在擁有人類水平或更高智能的AI面前更具競爭力。我國在腦機接口技術方面也已實現了關鍵性突破,未來將引領我國腦科學和類腦智能研究實現“變道超車”。

腦機接口重大突破! “超能力認知”的核心技術

腦機接口技術被稱作是人腦與外界溝通交流的“信息高速公路”,是公認的新一代人機交互和人機混合智能的關鍵核心技術,甚至被美國商務部列為出口管制技術。

此前,科技部印發《關於科技創新支撐復工復產和經濟平穩運行的若干措施》的通知,通知提出,加大一系列重大科技項目的實施和支持力度,突破關鍵核心技術,促進科技成果的轉化應用和產業化,培育一批創新型企業和高科技產業,增強經濟發展新動能。其中關鍵項目包括腦科學。

埃隆·馬斯克(Elon Musk)旗下腦機接口初創公司Neuralink研究已取得很大進展,其非侵入性設備有望今年就在人體身上進行測試,其稱“腦機接口為恢復感覺和運動功能以及治療神經疾病提供了希望”。然而馬斯克的終極目標是將人腦下載到電腦中,實現腦機融合,開啟“超人認知”的全新時代。

腦機接口系統一般分為信號採集、信號分析和控制器三大功能模塊。

信號採集:受試者頭部戴一個電極帽,採集EEG信號,並傳送給放大器,信號一般需要放大10,000倍左右,經過預處理,包括信號的濾波和A/D轉換,最後轉化為數字信號存儲於計算機中。

信號分析:利用獨立向量分析、傅立葉變換等方法,從經過預處理的EEG信號中提取與受試者意圖相關的特定特徵量。特徵量提取後交給分類器進行分類,分類器的輸出即作為控制器的輸入。

控制器:將已分類的信號轉換為實際的動作,控制外部電子設備,如顯示器上光標的移動、機械手的運動、輪椅的前進與後退、字母的輸入等。

腦機接口重大突破! “超能力認知”的核心技術

腦接口原理

未來,腦機接口的發展有望實現部分喪失的感知能力再次獲得,植入式腦機接口將可以讓殘疾人控制機械手的三維運動實現精確運動,腦機接口將全面增強人類現有能力。

DARPA啟動的一項顱內芯片研究項目Targeted Neuroplasticity Training,該項目的論文中提到,DARPA將利用“顱內芯片”來幫助人提升學習能力、邏輯運算和記憶力。其實未來的增強遠不及此,腦機接口讓人類能夠在身上安裝各種延伸的機械裝置,讓人成為運動能力超強的生物。

腦機接口重大突破! “超能力認知”的核心技術

我國的研發人員正逐漸加強對腦機接口的關注度,當前研發機構主要為高校團隊。腦機接口的各個領域都有高校對其進行深入研究,雖然在數量上已經形成一定規模,但在研究內容和水平上與國外研究機構還存在一定的差距,在政策的刺激以及市場需求的推動下,腦機接口的專利申請量會迎來一個快速增長期,其質量也會隨之不斷提高。

由於國內外都處於研發階段,需要政府的政策扶持和引導,也需要各國研發人員不斷的交流合作,才能取得腦機接口的大發展。


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