脑机接口：连接大脑与未来的神奇桥梁

摘要：在这个科技日新月异的时代，各项新发明、新创造层出不穷，其中，唯有脑机接口技术的光芒无疑是最耀眼，夸张地说，这是推进人类社会进步的划时代变革！

在这个科技日新月异的时代，各项新发明、新创造层出不穷，其中，唯有脑机接口技术的光芒无疑是最耀眼，夸张地说，这是推进人类社会进步的划时代变革！

那么，脑机接口到底是什么呢？

脑机接口（Brain-Computer Interface，BCI），又称脑机交互，俗称“脑控”，是指在生物（人或动物）大脑与外部设备或环境之间建立起一种新型的实时通讯与控制系统，从而实现脑与外部设备直接交互的技术。

这种讲述仍较难理解，通俗地说就是一种可以让用户通过思想来控制特殊计算机设备的通信方式。

再简单地比喻，就如同在大脑和外部设备之间搭起的一座桥梁。

想象一下，你的大脑就像一个超级复杂的控制中心，里面充满了各种各样的电信号。脑机接口技术呢，就是能够读取大脑发出的这些电信号，然后把这些信号转化成指令，让外部设备能够按照大脑的想法去行动。打个比方，你在心里默默想着要开灯，脑机接口技术就能接收到这个想法，然后就适时自动“替你”去把灯打开。

我们大脑中的神经元在活动时会产生微弱的电信号，这些信号包含着丰富的信息，比如我们的想法、感觉等等。

脑机接口通过电极等设备来捕捉这些脑电信号，经过放大、滤波、转化等处理后，转化为可以被计算机识别的信号，然后对信号进行预处理，提取特征信号，再利用这些特征信号进行模式识别，最后转化为控制外部设备的具体指令，实现对外部设备的控制。

目前，先进的脑机接口设备能够在一定程度上准确识别大脑信号，在某些特定的简单任务实验中，准确率可以达到80%。

脑机接口技术按侵入方式可分为非侵入式、半侵入式和侵入式。

目前在脑机接口技术上取得成果最大的，是世界首富埃隆·马斯克旗下的Neuralink公司。

早在2019年7月，Neuralink公司的脑机接口技术就取得了突破性进展，此后，其研发与植入技术一直居世界领发前列，主要表現在传输数据更多而准，对人脑损伤小、排异概率更小、更安全，在应用范围上几乎可修复任何大脑问题。

2021年，Neuralink公司内的神经科学家将两颗4x4毫米大小的陈列放置在一位因脊髓损伤而瘫痪的65岁男子大脑运动皮层的外层，通过100多个细如发丝的电极，与大脑神经相连，记录并处理与书写相关的大脑活动，成功实现将手写信号实时翻译成文本，使打字速度实现跃升，为每分钟90个字符。

2023年7月，加州大学戴维斯分校的医生团队通过手术，在渐冻症患者哈雷尔的大脑中植入了电极，恢复其语言沟通能力，使其脑植入系统表达想要说话的准确率达列了97%。

前不久，马斯克脑机公司的一位受试者竟然用脑机直播了72小时，他叫诺兰·阿伯，是一位四肢瘫痪长达八年之久的患者，原来早已对生活充满绝望。

当诺兰·阿伯植入相关设备后，竟然能够通过思维控制电脑进行游戏、下棋、阅读漫画以及浏览社交媒体，并向观众互动交谈，讲解脑机接口技术与感受，回答观众问题，且连续直播长达三天！几乎将自己变成了一个“机器人”。

脑机接口技术在我们中国也取得了长足进步。2023年10月，清华大学与首都医科大学宣武医院的科研团队，完成了全球首例无线微创脑机接口临床植入试验。

这位接受植入式硬膜外电极脑机接口辅助治疗的四肢截瘫患者，脑机接口技术实现自主脑控喝水。

2024年7月，天津脑机海河实验室通过非侵入式脑机接口技术，实现意念打字，以1.4秒输出一个字符，达到300多比特/分钟的信息传输速率，将“脑控打字技术”向实际应用推进。

脑机接口技术运用范围十分广阔，开发价值巨大。具体表现在以下领域：

一、医疗领域，主要是康复治疗。

对于瘫痪病人来说，脑机接口技术是他们重新获得行动能力的希望。他们通过脑机接口技术，成功地控制机械假肢进行简单的动作，可以指挥机械手进行生活自理。对渐动症思维正常但有严重功能障碍的群体提供一种语言交流与环境控制途径。

在感觉神经修复过程中，机接口技术可以起到辅助作用，成功的例子就是人工耳蜗的植入。

人工耳蜗

对帕金森患者等神经疾病患者，通过脑机接口技术，不但可以帮助患者控制身体运动，提高残存运动功能；还可通过功能性电刺激系统代替神经系统直接控制瘫痪肌肉。

二、军事领域

脑机接口技术在军事领域的价值主要体现在三个方面：

一是利用外界干扰技术手段，实现对人的神经活动、思维能力等进行干扰甚至控制，导致出现幻觉、精神混乱甚至做出违背己方利益的行动；

无需言语未来美军通过脑电波进行交流的技术

二是通过大脑实现对外界物体或设备的直接控制，以减少或替代人的肢体，从而提高作战人员操作控制武器装备的灵活性和敏捷性；

三是借鉴人脑构造方式和运行机理，开发出全新的信息处理系统和更加复杂、智能化的武器装备，甚至研发出与人类非常接近的智能机器人。

三、教育领域

脑机接口技术在教育领域的应用目前还局限在辅助教育方面，如借助脑机接口技术了解学生的学习状态是专注还是分心。当检测到学生在学习某个知识点的时候大脑处于困惑状态，就可以及时调整教学方法或者提供针对性的辅导。这就好比给每个学生配备了一个专属的学习助手，时刻关注着他们的学习情况。在这方面还有很大的潜力。

四、娱乐领域

脑机接口技术在娱乐领域的应用更直接。通过采集大脑信号并进行分析，可以实现一系列的人机交互应用，如电影、游戏和音乐等方面。其中，脑机接口技术在游戏方面，那可就更有趣了。我们可以想象一下，未来玩游戏的时候，根本不需要什么手柄或者键盘了。只要大脑一“想”，游戏角色就能做出相应的动作。这种沉浸式的游戏体验，简直就是游戏爱好者的终极梦想。就像科幻电影里演的那样，玩家完全沉浸在虚拟世界里，用思维来主宰一切。

脑机接口技术开发出具有沉浸感和互动性的游戏

此外，通过采集玩家的大脑信号，游戏开发者可以设计出更具有沉浸感和互动性的游戏。

五、机器人领域

基于脑机接口技术的智能机器人的研究涉及智能机器人、脑机接口应用、仿生学和行为控制多个领域，是人机交互机器人的一个新的发展方向，它的出现和发展经历了计算机光标的脑控二维运动、脑控机电系统的运动导航和脑控机器人的人机协作三个阶段。

脑控机器人

六、脑认知领域

脑机接口技术更为重要的科学价值还在于研究和开发过程中，有助于对大脑认知模式、信息流程和控制方式的理解，为了解大脑思维模型和意识形成机制提供研究途径，脑机接口技术开拓了大脑信息输出的新通道。面向应用方便考虑，可以利用这种方式获取动物的简单思维，并将此思维转化成几种常见的语言表达，以及用脑机接口来衡量动物心情状态如何，都可以通过把几种经常出现在动物大脑中的脑电信息转换成相应的语言表达，辅助人类与动物的交流。