任何一项新的技术发明 ， 给世界带来的影响都不可估量 。
就在近日 ， 据外媒报道 ， 美国国防部高级研究计划局（DARPA）宣布 ， 其科学家团队将获得资金支持 ， 研发无需手术就能让人脑与机器实现快速“无缝交流”的技术 。
乍听这一技术 ， 令人不解 ， 即便在科技力量强大的今天 ， 人脑的秘密依旧是一个“迷” ， 人脑与机器如何实现“无缝交流”？
作为高度复杂的信息处理中心 ， 人脑的运行方式、记忆形成等复杂功能的运行机制一直未被破解 。 而脑机无缝衔接技术若能成功 ， 无疑会是人类史上又一突破性发明 ， 这一波操作能否让“意念操控”成真？脑机无缝衔接技术的难点又是什么？针对上述问题 ， 科技日报采访人员采访了业内相关专家 。
脑机怎么实现“交流” 解码神经生理信号中的信息
脑机无缝衔接技术属于脑-机接口技术范畴 ， 早在上世纪90年代 ， 科学家便开始研究这类问题 ， 以期实现“意念操控” 。 放眼全球 ， 脑-机接口技术研究和产业市场化正蹄疾步稳地展开 。
美国《大众科学》月刊网站于近日发文称 ， 美国国防部高级研究计划局正准备组建由6名科学家组成的科研团队 ， 出资请他们研发出无需手术就能让人脑与机器实现快速“无缝交流”的技术 。 科学家们将通过遗传工程技术、纳米技术和红外线等工具来了解士兵们的想法 ， 最终目标是打造可以“用思想控制”的武器 。 例如 ， 士兵只需想一下 ， 就可将图片或文件从一个大脑传送至另一个大脑 。
美国赖斯大学生物工程学助理教授雅各布·鲁滨逊是团队的负责人之一 。 他对媒体表示：“这种武器是什么样？举例来说 ， 想象一下有这样一个人 ， 他可以用大脑直接操控无人机 ， 使其上升或下降 ， 或单凭人脑就可分析大量数据或信息 。 ”
天津大学精密仪器与光电子工程学院助理教授、天津神经工程中心神经计算组负责人许敏鹏长期致力于神经工程与脑-机接口方向的研究 。 近日他在接受科技日报采访人员专访时表示 ， 脑-机接口技术主要是通过解码大脑神经生理信号中包含的意图信息 ， 实现人脑与机器的直接交流或者“对话” ， 该技术按照设备安装方式通常被分为非侵入式和侵入式 。 非侵入式是将电极放置在人体头皮表面进行信号收集或记录 ， 整个记录过程安全、方便 。
“但目前的非侵入式脑-机接口技术 ， 记录的神经信号噪声高、空间分辨率低 ， 严重限制了信号后期的解码效果 。 侵入式则将电极放置在人体大脑颅腔内 ， 采用这种方式的优势是 ， 用该种技术采集的信号具有较高的信噪比和空间分辨率 。 但放置电极需要开颅手术 ， 手术创口如果消毒不当 ， 则极易引发感染 ， 同时植入电极还存在生物相容性问题 ， 这些缺点都限制了侵入式脑-机接口技术的应用 。 ”许敏鹏介绍道 。
脑机无缝“交流”何时成真 短期内实现有难度但未来可期
在许敏鹏看来 ， 外媒报道中所说的脑机“无缝交流” ， 可能是指采用非侵入性或微创方式实现的脑机连接 。 微创技术多采用灵敏度和稳定性都较高的微电极阵列 ， 来记录目标神经元群释放的信号 ， 同时将环境干扰降低至最小化 。 “但这一技术目前在实现过程中还需要解决诸多技术难题 ， 例如电极材料的选择与设计、植入点周围微环境的影响等 。 ”许敏鹏说 。
而非侵入式脑-机接口技术 ， 近年来已取得了巨大的进步 ， 但由于人体大脑皮层活动产生的神经生理信号在穿过颅骨等组织层后 ， 信号质量会被大大削弱 。 “所以 ， 要想用非侵入性脑-机接口技术来实现脑机‘无缝交流’ ， 其中一个重大挑战是要让相关设备能从信噪比低、信息量少的‘低质信号’中 ， 提取有效特征并完成模式识别 。 ”许敏鹏说 。
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