发布日期：2023-07-28 来源：星空计划

2023年5月，有个新闻可能很多朋友都关注到了，我们国家天津大学的科研人员研发出了一种高性能的脑机接口，叫“超大指令集高速率”非侵入式脑机接口系统，这也创造了目前非侵入式脑机接口最大指令集的世界纪录。

看了前面这个新闻，有的朋友就说，什么“超大指令集”、又是什么“非侵入”的，有什么用啊？其实说到脑机接口，很多朋友都知道，就是在人脑和外部设备之间建立直接的或间接的连接通路，让大脑和机器进行对话，说白了，就是把你大脑想什么分析出来，变成指令直接传递给机器了。当然，还有另一种输入式的脑机接口，是把外部的信息输入进大脑。

不管是输入的还是输出的，从形式上都分为侵入式的和非侵入式的。侵入式的好理解，简单说就是先在大脑里面植入一个电极，咱们看很多科幻电影里面也有类似的，植入电极之后，这些电极能采集大脑的神经电信号，然后通过分析这些信号就大概知道你在想什么了，然后再把你想的这些进行编码、传输，变成指令传给机器。

另一种是非侵入式的，是不用植入进去，在脑袋外面采集信号，比如采集头皮脑电，然后对这些进行分析，分析出来你想的是什么。咱们网上也有卖的那种脑电控制的玩具小车，就是用思想去控制它前进还是后退。不过你可能会发现并不是你一想前进车就前进、你一想后退车就后退，可能是你想某个特定的东西车就前进，比如你一想“茄子”车就前进，一想土豆车就后退。那想个地三鲜是不是原地打转啊？这个得试试才知道。

当然，这是玩具，比较粗糙。不过道理是这个道理，从脑袋外面采集你的大脑活动的信息。但是这种非侵入式的脑机接口有它相对不足的地方，就是想要信息量比较大、信息比较精确，会比较难，信息的传递受到一定的束缚。毕竟跟侵入式的相比，人家是直接从大脑里采集神经的电信号，这个比较直接，非侵入式在外面，不那么直接，离着也有点远。所以人们也在不断想办法对脑电信号进行更准确的识别，提高单位时间能够提取和传递的信息量，因为单位时间信息量要是太少，我就很难随时分析出你在想什么，你想个土豆我以为你要前进呢。

这次天津大学这个科研成果，就是用超大指令集，传输更复杂精细的指令，单位时间传递的信息更多，当然这个背后也是对脑电信号的精确识别和区分，说白了，让非侵入式的脑机接口更好用。

图片来自图虫网

这个其实特别有意义，因为我们说侵入式的要放在脑子里，毕竟有一定的风险，除非是迫不得已，你说我为了玩个遥控车，在脑子里植入一个电极？没人这么玩的。但非侵入式的就不一样了，我就戴上个东西就行，用可穿戴设备。这就大大扩展了脑机接口的应用范围了。就像我们说虚拟现实技术VR，让我们感觉玩游戏体验很好，很真实，身临其境。但是之所以大家愿意玩愿意用，是因为只需要戴个头盔眼镜，你要是玩VR游戏得把脑袋凿个洞，那你体验再好、再身临其境也没啥人玩。所以非侵入式的脑机接口，是更容易贴近我们生活的。

那他们这个团队还用这个技术展示了一下“意念打字”。所谓“意念打字”其实也是一直有很多人进行研究，就是你不用手打，用脑袋想，字就打出来了。有的是想象打字的过程，有的是用闪烁的虚拟键盘，比如像马斯克搞的newlink就是，但他那个是侵入式的。还有的意念打字是通过想象写字的过程来识别你想的是什么字母，2021年的时候就有人在Nature上发了文章，通过在脑子里想象写字母的过程，识别出来之后显示，准确率说是能有99%，这个就能让一些瘫痪的患者通过想就能写东西，而且输入速度也还很快。但他这个也是侵入式的，需要植入电极。那如果非侵入式的意念打字就很厉害了，我们现在很多人都用语音输入，将来可能就用思想输入，一想就输进去了。但是要实现这些，其实还是有很多技术要突破。

其实现在天津大学这个团队已经构建了从芯片、电极、算法到系统的国产全链条非植入式脑机信息交互技术体系，脑电识别精度、控制指令数量和信息传输率三项核心指标达到国际最高水平。那中国科学家创造的这一纪录，也说明了我们现在的科研实力越来越强了。相信在未来，随着技术的发展。非侵入式的脑机接口会逐渐进入我们的生活，中国的科学家在这里面也会做出更多的贡献。

本文为科普中国·星空计划扶持作品

作者：张宇识

审核：叶盛（北京航空航天大学教授）

出品：中国科协科普部

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