據(jù)報道，國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》本月23日發(fā)表的兩篇論文報告了新的腦機(jī)接口裝置，其不僅能將大腦活動解碼為語言，而且比當(dāng)前所有技術(shù)都更迅速、更準(zhǔn)確且覆蓋詞匯量更大。這一成果展示了在幫助嚴(yán)重癱瘓人群恢復(fù)溝通能力方面的技術(shù)進(jìn)步。
由美國斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的腦機(jī)接口裝置，可以通過插入大腦的細(xì)電極陣列收集單個細(xì)胞的神經(jīng)活動，并訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來解碼病人想說的話。在該裝置的幫助下，一名肌萎縮性側(cè)索硬化癥病人能以每分鐘62個詞的速度進(jìn)行交流，這種語速是此前類似裝置的3.4倍，更加接近自然對話(每分鐘約160個詞)。該裝置在50個單詞的詞匯量下錯誤率為9.1%，比此前最先進(jìn)的語言腦機(jī)接口裝置低至約1/3。在使用12500詞匯量時，錯誤率為23.8%，團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這可能是首次成功演示大詞匯量解碼的研究。
在另一項(xiàng)研究中，加州大學(xué)舊金山分校團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于不同方法獲取大腦活動的腦機(jī)接口裝置，其電極覆蓋在大腦表面并偵測許多細(xì)胞的活動，可以將大腦信號同時轉(zhuǎn)化為三種輸出形式：文字、語音和控制一個頭像。研究人員訓(xùn)練了一個深度學(xué)習(xí)模型來解碼一名患者的神經(jīng)數(shù)據(jù)，該患者因腦干中風(fēng)而嚴(yán)重癱瘓，收集數(shù)據(jù)時病人無聲地說出句子。腦信號到文字的轉(zhuǎn)譯速度中位數(shù)為每分鐘78個詞(錯誤率為25%);腦信號轉(zhuǎn)譯為語音時，372詞匯量下錯誤率為28.2%，詞匯量越小，錯誤率越低。
該裝置還能將神經(jīng)活動轉(zhuǎn)譯為面部表情，以動畫頭像的形式呈現(xiàn)。綜上所述，這種多模式腦機(jī)接口裝置為癱瘓病人提供了更多可能性，讓他們能更自然、更具表現(xiàn)力地進(jìn)行交流。
顯然，最新腦機(jī)接口裝置，未來可幫助嚴(yán)重癱瘓人群恢復(fù)溝通能力。早在50年前，美國加州大學(xué)洛杉磯分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)家雅克·維達(dá)爾設(shè)想，通過放置在頭皮上的電極可檢測到大腦發(fā)出的實(shí)時信號翻譯后用于控制計(jì)算機(jī)，首次描述了腦機(jī)接口的科學(xué)概念與設(shè)想。
腦機(jī)接口的發(fā)展
腦機(jī)接口技術(shù)從問世開始，就受到世界各國的關(guān)注。腦機(jī)接口技術(shù)將人類的大腦設(shè)置成“終端”，連接外部設(shè)備，進(jìn)而使大腦和設(shè)備建立直接通信，實(shí)現(xiàn)信息的雙向流動，通俗地說，就是人類用自己的意念去控制機(jī)器。
腦機(jī)接口可直接從大腦提取信號控制外部設(shè)備，替代、恢復(fù)、補(bǔ)充或改善大腦的功能。借助腦機(jī)接口技術(shù)這項(xiàng)技術(shù)，得以讓四肢癱瘓者重新站立和行走，漸凍人可以用“意念”打字，普通人也可以用腦電波回郵件……
多年前，馬斯克就對腦機(jī)接口技術(shù)非?？春茫J(rèn)為它會在改進(jìn)人機(jī)交互體驗(yàn)、幫助人們治療某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面具有很大的潛力。2016年，他出資成立了Neuralink公司，致力于腦機(jī)接口技術(shù)的研究及其商業(yè)化。
當(dāng)時，馬斯克天馬行空的想法還總是讓人覺得不切實(shí)際，用腦機(jī)接口來改變世界的想法并沒有引起多少反響。但隨后的幾年中，Neuralink每隔一段時間就會發(fā)布重大的研究成果：2019 年，Neuralink推出了第一個侵入式腦機(jī)接口設(shè)備;2021年，Neuralink展示了將電極植入猴子的大腦。
前不久，馬斯克第十次訪華備受關(guān)注。Neuralink(神經(jīng)連接)在腦機(jī)接口領(lǐng)域再次爆出“大動作”讓業(yè)界震動。Neuralink宣布，其首次人體臨床試驗(yàn)已獲得美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)，幾乎Neuralink每一次成果的展示都讓人感到巨大的震撼。
中國腦機(jī)接口發(fā)展迅速
往國內(nèi)看，隨著Neuralink的腦機(jī)接口獲得人體臨床試驗(yàn)批準(zhǔn)，很多人關(guān)心國內(nèi)腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展情況，以及國內(nèi)何時能夠進(jìn)入人體臨床試驗(yàn)階段。
事實(shí)上，我國也早已啟動了對人腦工程領(lǐng)域的相關(guān)研究和探索。據(jù)財聯(lián)社報道，工信部將把腦機(jī)接口作為培育未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，加強(qiáng)腦機(jī)接口應(yīng)用場景的探索，加速推動腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。
工信部總工程師介紹，一是要增強(qiáng)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力;二是完善腦機(jī)接口的產(chǎn)業(yè)生態(tài);三是夯實(shí)腦機(jī)接口的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
中國腦機(jī)接口的設(shè)備發(fā)展很快，而且與國際水平齊頭并進(jìn)。在腦機(jī)接口數(shù)據(jù)集方面，中國有很大的公開數(shù)據(jù)集，對推動腦機(jī)接口應(yīng)用十分有意義。
此外，相關(guān)企業(yè)加強(qiáng)腦機(jī)接口應(yīng)用場景的探索，加速推動腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，將展現(xiàn)出強(qiáng)大的創(chuàng)新驅(qū)動力和巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
微美全息研發(fā)提速，多項(xiàng)腦機(jī)接口科研新成果發(fā)布
據(jù)了解，此前在美國納斯達(dá)克成功上市的國內(nèi)科技獨(dú)角獸企業(yè)微美全息(WIMI.US)長期堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向和技術(shù)探索戰(zhàn)略，基礎(chǔ)研究投入力度持續(xù)加大，原始創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)，在量子信息、全息通信、類腦芯片等前沿方向取得一批重大原創(chuàng)成果。此外，微美全息繼續(xù)加強(qiáng)戰(zhàn)略性“新賽道”布局，人機(jī)交互、腦機(jī)接口等前沿領(lǐng)域與先進(jìn)水平保持同步優(yōu)勢，戰(zhàn)略高技術(shù)彰顯實(shí)力，牢牢占據(jù)科技制高點(diǎn)，具有堅(jiān)固科技基礎(chǔ)設(shè)施建成并發(fā)揮重要作用。
公開資料顯示，微美全息已斬獲腦機(jī)接口領(lǐng)域多項(xiàng)專利，其有望應(yīng)用至元宇宙、人機(jī)交互等領(lǐng)域。詳細(xì)來看，在微美全息研發(fā)的全息腦機(jī)接口的防護(hù)結(jié)構(gòu)專利，能夠降低攜帶過程中全息腦機(jī)接口與兩個半球形殼體的內(nèi)壁發(fā)生碰撞造成的損壞風(fēng)險。而全息腦機(jī)接口裝置專利和全息腦控機(jī)器人系統(tǒng)，可以便于腦機(jī)設(shè)備快速調(diào)整接線插口的上下傾斜角度，提高連接精準(zhǔn)度，同時降低其頂部受沖擊損傷的風(fēng)險，滿足使用需求。
值得關(guān)注的是，隨著神經(jīng)科學(xué)研究的深入和大數(shù)據(jù)、AI技術(shù)的快速發(fā)展，微美全息研發(fā)中心的科研團(tuán)隊(duì)繼續(xù)圍繞腦機(jī)接口、康復(fù)技術(shù)、人工智能等多個領(lǐng)域的研究成果，自研成功探索一種基于EEG-fNIRS多模態(tài)數(shù)據(jù)融合的腦機(jī)接口技術(shù)，以提高EEG-fNIRS多模態(tài)數(shù)據(jù)融合的的性能和準(zhǔn)確性。據(jù)悉，微美全息開發(fā)出基于EEG-fNIRS多模態(tài)數(shù)據(jù)融合的腦機(jī)接口(BCI)技術(shù)，將為腦科學(xué)、神經(jīng)工程、臨床醫(yī)療等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
結(jié)尾
腦機(jī)接口一度走在風(fēng)口浪尖，引起很多人的關(guān)注。腦機(jī)接口的發(fā)展需要加強(qiáng)“政、產(chǎn)、學(xué)、研、醫(yī)”的通力合作，加強(qiáng)人才培養(yǎng)，神經(jīng)外科學(xué)理當(dāng)成為腦機(jī)接口臨床轉(zhuǎn)化研究的主力軍。在回顧相關(guān)研究時，基于不同載體形態(tài)腦機(jī)接口產(chǎn)品與技術(shù)的不斷突破，讓我們看到，微美全息腦機(jī)接口技術(shù)正在快速的發(fā)展，正在走入大眾生活并成為現(xiàn)實(shí)。總之，腦機(jī)接口肯定是未來的不可或缺的手段，現(xiàn)在還沒有一個能夠替代它的東西。
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