近年來(lái)，作為人類(lèi)前沿科技的腦機(jī)接口技術(shù)快速發(fā)展，距離實(shí)際應(yīng)用已越來(lái)越近。今年3月，國(guó)家醫(yī)保局印發(fā)的《神經(jīng)系統(tǒng)類(lèi)醫(yī)療服務(wù)價(jià)格項(xiàng)目立項(xiàng)指南（試行）》中，專(zhuān)門(mén)為腦機(jī)接口新技術(shù)單獨(dú)立項(xiàng)，這實(shí)際上已經(jīng)是在為腦機(jī)接口技術(shù)成熟后快速進(jìn)入臨床應(yīng)用做好準(zhǔn)備。
混合現(xiàn)實(shí)助力 腦控機(jī)器狗草坪撒歡
研發(fā)領(lǐng)域，科學(xué)家們也在全力推動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室。日前，華東理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)發(fā)布“面向四足控制的混合現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)腦機(jī)接口系統(tǒng)”，把混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)和腦機(jī)接口技術(shù)結(jié)合在一起，使腦機(jī)接口系統(tǒng)更加輕便易用和可穿戴，向著走出實(shí)驗(yàn)室又邁出一大步。
原地踏步、直行、轉(zhuǎn)彎……這段時(shí)間在華東理工大學(xué)徐匯校區(qū)大草坪上，老師和學(xué)生們經(jīng)常能看到，一只大約40厘米高的機(jī)器狗，跟在一名頭戴智能眼鏡的女生身邊走來(lái)走去。這位戴著智能眼鏡遛機(jī)器狗的女生是學(xué)校腦機(jī)接口及控制團(tuán)隊(duì)的研究生劉力菲，她和團(tuán)隊(duì)成員正在進(jìn)行“面向四足控制的混合現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)腦機(jī)接口系統(tǒng)”的測(cè)試。
走近測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)以后記者看到，劉力菲的頭上除了智能眼鏡之外，還戴著一個(gè)腦電帽，也就是腦電信號(hào)的采集裝置。而在機(jī)器狗的身上，也背著由無(wú)線傳輸、解碼運(yùn)算等模塊組成的腦機(jī)接口指令系統(tǒng)。正是依靠這套系統(tǒng)，劉力菲能夠用自己的想法輕松控制機(jī)器狗。
華東理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院研究生 劉力菲：它是非常靈敏的，因?yàn)槲覀冋{(diào)整刺激的時(shí)間是3秒，它對(duì)我意圖的分析會(huì)比較精準(zhǔn)。
劉力菲所說(shuō)的刺激時(shí)間，是指通過(guò)視覺(jué)刺激在屏幕上的停留時(shí)間。通過(guò)視覺(jué)刺激誘發(fā)腦電信號(hào)是腦機(jī)接口系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)做法是依賴(lài)電腦顯示器作為視覺(jué)刺激源，人需要通過(guò)觀看電腦屏幕顯示的圖形來(lái)誘發(fā)腦電信號(hào)，從而發(fā)出腦控指令。但電腦顯示器不僅體積大不便攜，還易受環(huán)境光干擾，大大限制了腦機(jī)接口的實(shí)際應(yīng)用范圍和性能表現(xiàn)。
針對(duì)這一瓶頸，華東理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)提出基于虛實(shí)融合控制的框架思維，讓腦機(jī)接口擺脫了電腦屏幕和運(yùn)算主機(jī)、解碼器等設(shè)備，初步實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易、輕便、可穿戴。
華東理工大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院講師 李舒蕊：我們的突破首先在用戶端，腦電帽是無(wú)線的，設(shè)備也比較集成化、微小化。另外在控制端也脫離了很多有線的過(guò)程，用戶跟控制端進(jìn)行同步或者是傳輸過(guò)程中的通訊速度也是比較快。我們希望用戶能夠有更好的體驗(yàn)，能夠跟現(xiàn)實(shí)生活中的交互體驗(yàn)感更強(qiáng)。
多項(xiàng)突破推動(dòng)技術(shù)融合
腦機(jī)接口和混合現(xiàn)實(shí)都是被形容為未來(lái)科技的新興技術(shù)，雖然這兩種技術(shù)仍處在不斷發(fā)展演化的過(guò)程中，但它們的融合已經(jīng)產(chǎn)生了不錯(cuò)的效果?？梢钥吹剑?strong>混合現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)腦機(jī)接口系統(tǒng)已經(jīng)使腦機(jī)接口的應(yīng)用擺脫了常規(guī)電腦和顯示器，走到了室外，而支撐這一創(chuàng)新的背后是一系列的技術(shù)突破。
專(zhuān)家介紹，混合現(xiàn)實(shí)又稱(chēng)MR，是一種將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)環(huán)境深度整合的技術(shù)。戴上MR眼鏡，看到的是真實(shí)世界和虛擬世界相融合的場(chǎng)景。那么戴上混合現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)腦機(jī)接口系統(tǒng)的MR眼鏡會(huì)看到什么呢？作為這一系統(tǒng)研發(fā)的參與者，同時(shí)也是首批體驗(yàn)者的華東理工大學(xué)研究生劉力菲，給記者進(jìn)行了演示。
華東理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院研究生 劉力菲：在我的視角里有刺激界面，當(dāng)我看到往前的箭頭，腦電信號(hào)會(huì)識(shí)別出我的意圖，狗就會(huì)跟著我一起往前行走。我想要什么就能控制什么，機(jī)器狗還可以轉(zhuǎn)向，也可以掉頭。
劉力菲的智能眼鏡中，不斷閃爍的方向箭頭，就是用來(lái)誘發(fā)腦電信號(hào)的視覺(jué)刺激，和電腦屏幕相比，通過(guò)混合現(xiàn)實(shí)智能眼鏡誘發(fā)腦電信號(hào)的方式更加簡(jiǎn)單直接。
然而，通過(guò)MR智能眼鏡實(shí)現(xiàn)腦電控制雖然有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但也意味著，此前腦機(jī)接口技術(shù)使用普通電腦屏幕所積累的解碼算法、噪聲濾波等軟件模塊失去了作用，相關(guān)硬件也要重新設(shè)計(jì)。團(tuán)隊(duì)在金晶教授帶領(lǐng)下，重新開(kāi)發(fā)和改造了全部軟件模塊，開(kāi)發(fā)了新的硬件器件，經(jīng)過(guò)兩年多努力，最終在今年初突破了技術(shù)難關(guān)，實(shí)現(xiàn)了腦電波與機(jī)器狗較為穩(wěn)定的連接。
華東理工大學(xué)教授 金晶：在腦電信號(hào)的解碼方面，怎么樣解決運(yùn)動(dòng)以及其他的背景噪聲造成的影響，提高識(shí)別算法的穩(wěn)定性。另外是怎么解決環(huán)境影響的問(wèn)題，環(huán)境光以及其他的一些環(huán)境噪聲對(duì)視覺(jué)刺激誘發(fā)腦電信號(hào)帶來(lái)的一些影響。還有，在解決MR（混合現(xiàn)實(shí)）系統(tǒng)里面誘發(fā)刺激的穩(wěn)定性，這方面技術(shù)的要求非常高。最后要解決腦電信號(hào)傳輸以及圖像傳輸帶寬的問(wèn)題。
能力疊加 應(yīng)用前景更廣闊
從實(shí)驗(yàn)室到實(shí)際應(yīng)用，是每一項(xiàng)新興技術(shù)的必經(jīng)過(guò)程，腦機(jī)接口融合混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，探索出了走出實(shí)驗(yàn)室的一條新路徑，未來(lái)的應(yīng)用空間也進(jìn)一步拓展。
目前，在混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下，混合現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)腦機(jī)接口系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一套系統(tǒng)對(duì)兩個(gè)設(shè)備的同時(shí)控制，演示測(cè)試中，劉力菲先是以腦控的方式控制電動(dòng)輪椅行進(jìn)到機(jī)器狗的旁邊，然后再控制機(jī)器狗向前行進(jìn)。
據(jù)介紹，
- 未來(lái)在醫(yī)療領(lǐng)域，這套系統(tǒng)可以用于幫助行動(dòng)不便的患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練；
- 在工業(yè)領(lǐng)域，可以用于控制機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中執(zhí)行設(shè)備檢測(cè)、故障排查等任務(wù)。
- 在災(zāi)害救援方面，救援人員可以通過(guò)腦電信號(hào)控制四足機(jī)器人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域執(zhí)行搜救任務(wù)。
華東理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院研究生 劉力菲：比如說(shuō)在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，比較復(fù)雜的地形環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的勘探以及火災(zāi)檢測(cè)之類(lèi)，對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)比較繁重以及危險(xiǎn)的任務(wù)都可以交給它來(lái)進(jìn)行。
此外，科研團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，混合現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)腦機(jī)接口系統(tǒng)的使用者在面對(duì)醫(yī)療、工業(yè)、救災(zāi)等不同應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，如果能夠有針對(duì)性地使用適合這些場(chǎng)景的操作界面，就能夠大大提高系統(tǒng)的使用效率。針對(duì)這一現(xiàn)象，科研團(tuán)隊(duì)計(jì)劃引入人工智能大模型，由大模型生成相應(yīng)的操作界面，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)和有效的腦控操作。
華東理工大學(xué)教授 金晶：大模型自動(dòng)生成針對(duì)目標(biāo)的控制系統(tǒng)操作界面，通過(guò)這個(gè)方式，可以自由地對(duì)接所有可控制的電氣裝備以及相應(yīng)的外部設(shè)備。只要通過(guò)語(yǔ)言輸出系統(tǒng)，告訴大模型要控制什么東西，或者通過(guò)機(jī)器視覺(jué)來(lái)識(shí)別這個(gè)目標(biāo)，針對(duì)這個(gè)目標(biāo)生成一個(gè)控制系統(tǒng)操作界面，使得腦機(jī)接口可以面向不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
在3月31日舉辦的2025中關(guān)村論壇年會(huì)平行論壇“腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用論壇”上，華東理工大學(xué)腦機(jī)接口與控制團(tuán)隊(duì)的“基于混合現(xiàn)實(shí)的腦機(jī)接口系統(tǒng)”入選了“2025年度腦機(jī)接口十大創(chuàng)新成果”。
（總臺(tái)記者 潘虹旭 代欽夫 王殿甲 楊敦煌）
（央視新聞客戶端）
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