脑机接口涉及神经科学、认知科学、计算机科学、医学等多学科、多领域的人机接口方式,是在大脑与外部环境之间建立的神经信息交流与控制通道。脑机接口研究始于半个多世纪前,直到20世纪末,由于各种先进技术的发展与成熟,才真正进入高速发展的时期。
脑机接口的应用主要分为医学领域与非医学领域。脑机接口领域研究的最初目的是帮助瘫痪或残疾者,迄今为止脑机接口的主要应用在医学技术方面。在医学领域方面,包括感觉恢复、运动恢复、实现交流、认知恢复、康复治疗等。感觉恢复:人工耳蜗是迄今为止最成功的脑机接口设备,全球约30万人工耳蜗植入者。澳大利亚莫纳什大学研究团队制造出的仿生眼,可帮助盲人恢复视力。运动恢复:2020年浙江大学研究团队利用Utah电极实现高位截瘫患者意念控制机械臂。实现交流:今年7月份美国UCSF研究团队首次成功地从瘫痪不能说话的人的大脑活动中直接解码完整句子;今年5月份斯坦福大学研究团队通过“意念书写”脑机接口,可实现让受试者将脑中想象的“笔迹”转为屏幕文本,每分钟输入90个字符,准确率达94%。
非医学领域脑机接口应用主要由商业因素驱动,比如可能成为游戏与娱乐的新型界面。非医学领域方面,包括情绪识别及调节、警觉性检测、认知负荷测量、航空领域、教育与学习、游戏和娱乐等。警觉性检测:美国SmartCap公司的可测量脑电波活动情况和穿戴者疲劳程度的智能棒球帽已经应用于卡车、矿车司机。游戏和娱乐:脑控游戏,例如MindGame、由脑机接口控制的俄罗斯方块;脑控玩具,脑控无人机、MindFlex(脑电波控制小球躲避障碍)。
脑机接口分为侵入式与非侵入式。非侵入式的脑机接口比较适合做娱乐、教育方面的创新应用,但是功能有限,真正带来颠覆性革命的还是侵入式脑机接口,能够提供更好更高通量信号,可以显著提升人机交互的效率。侵入式脑机接口在未来5~10年在临床上将会有重大突破,实现落地应用需要综合考虑植入安全性与受益程度。