“在实际应用时 ， 大脑很长时间都会处于一个非任务状态 。 我们使用BCI系统的时候 ， 理想的使用状态是我们在需要将意图付诸实践时BCI开关开启 ， 而在非任务即无意识的想法状态时 ， BCI开关关闭（不输出响应） 。 ”许敏鹏表示 ， 解决这个问题 ， 就需要BCI的一个实用化形式——异步脑机接口 。 这种BCI就是通过对大脑信息的实时采集分析 ， 分辨想要付诸实践的意图和无意识的想法 ， 只有当检测出用户有想要付诸实践的意图时才会开启BCI开关 ， 这在很大程度上增加了BCI系统的实用性 。
BCI技术的应用开拓了人机交互新天地
“侵入式BCI具有较高的信噪比和良好的时间、空间分辨率 ， 马斯克最新发布的‘LINK V0.9’就属于侵入式BCI技术 。 ”许敏鹏表示 ， 但侵入式BCI需要研发具有高灵敏度和高稳定性的电极阵列 ， 以记录目标神经元集群的信号 ， 同时最小化环境干扰 。 另一方面 ， 电极材料、结构等的选择与设计 ， 长期记录电极性能的评价 ， 植入点周围微环境的变化等方面因素也是阻碍侵入式BCI发展的难题 。
比如 ， 在斯坦福大学这项最新的“意念写字”研究中 ， 研究人员就担心其大脑中植入的电极阵列会由于微小的移动以及疤痕的形成 ， 对读取神经信号的效果有所影响 ， 因此必须要定期重新校准 。 同时 ， 系统的“寿命、安全性和有效性”还有待进一步证明 。
我国的非侵入式BCI研究在脑机编解码关键技术、BCI系统与应用方面都有较好的基础 ， 达到并跑世界先进水平 ， 部分技术成果领先国际先进水平 。 “但由于大脑皮层活动产生的神经电信号穿过颅骨等组织层后 ， 信号质量大大削弱 ， 并损失了大量有关大脑皮层神经电活动信号源的时空分布信息 。 ”许敏鹏介绍 ， “所以非侵入式BCI的一个重大难点是要从噪声大、含有有限信息的信号中 ， 实现有效的特征提取和模式识别 。 ”此外 ， 另一个难点是如何在保证足够小的设计尺寸下 ， 将脑电刺激编码、信号采集、信号传输以及信号解码等多种功能模块进行高度集成 ， 以满足实际场景下的使用需求 。
虽然还有许多需要解决的技术难题 ， 但是BCI技术在医疗、军事、工业等领域都有广阔的应用前景 ， 开拓了前所未有的人机交互新天地 。
许敏鹏举例 ， 目前这项技术在航天等领域有巨大的应用价值 ， 能为航天员等特殊人群提供肢体约束环境下的“第三只手”和神经功能层面融合的自适应自动化人机协作 ， 帮助他们完成更多更复杂的工作任务 。 2016年 ， 在我国天宫二号与神舟十一号载人飞行任务中 ， 天津大学团队与中国航天员科研训练中心合作开展了国际首次在轨脑机交互实验 ， 充分验证了BCI技术的在轨适用性 ， 对未来深入开展人—智能机器人联合深空探测起到了关键推动作用 。
脑控无人机技术还可以广泛应用在军事领域 ， 可用于室内搜索、战场巡查、异常监控等场景 。 以脑控无人机系统为例 ， 当前的脑控无人机系统可以移植到VR或者AR平台上 ， 由此可摆脱屏幕的限制 ， 单兵作战时 ， 士兵可佩戴VR或AR眼镜 ， 通过AR显示混合现实SSVEP刺激界面 ， 在控制无人机的同时 ， 观察周围环境 ， 与此同时还可手持武器 ， 保证自身的安全 。
“终有一天 ， 脑机接口技术将颠覆我们现有的人机交互方式 。 人与人之间的交流不仅仅停留在语音或者文字上 ， 还可以通过心灵 。 ”许敏鹏乐观地表示 ， “也许几年后 ， BCI装置就会像消费电子品一样进入到我们的现实生活中 。 我们可以把它戴在头上 ， 与手机相连 ， 控制接听电话、打字等 ， 也可以和家里的智能家电相连 ， 比如开关灯 ， 开带有密码锁的门 ， 控制电视和空调等 。 当然还有很多技术问题需要解决 ， 我们正在努力攻关中 。 ”（采访人员 陈曦）
来源：科技日报

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标题：信号|“意念写字”效率提升 靠“脑补”过日子还有多远( 二 )