科幻電影中，我們常常看到這樣的場(chǎng)景：未來(lái)世界的人們只用意念或想象，就能操控?zé)o人機(jī)編隊(duì)、指揮機(jī)械臂完成精密操作，甚至能通過(guò)“腦電波”與外界對(duì)話。4月1日，記者來(lái)到山東中科先進(jìn)技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“山東先進(jìn)院”)，當(dāng)研究人員佩戴上腦電采集帽，憑借“意念”操控?zé)o人機(jī)起落、翻轉(zhuǎn)，在電腦屏幕上打字，還能控制外骨骼帶動(dòng)下肢走路，那些“科幻片段”正一步步變成現(xiàn)實(shí)。
隔空操控，無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)起飛
在山東先進(jìn)院的實(shí)驗(yàn)室里，研究人員佩戴著插著電極片的腦電帽，坐在電腦屏幕前，屏幕上顯示著向上、向下、向左、向右等指令。研究人員并沒(méi)有做任何手部動(dòng)作，只是眼睛聚焦在指令中的某一個(gè)，在他身后的三架小型無(wú)人機(jī)就準(zhǔn)確地接收到了指令，整齊地進(jìn)行各種動(dòng)作。
“山東中科先進(jìn)技術(shù)有限公司歡迎你”，另一位研究人員則通過(guò)眼睛不斷注視電腦屏幕上出現(xiàn)的26個(gè)字母中的某個(gè)字符，就在屏幕上打出了漢字，同樣也不需要其他任何動(dòng)作。
實(shí)驗(yàn)室中還有一臺(tái)腦控下肢外骨骼運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，記者注意到，研究人員佩戴腦電帽和一副眼鏡，即可通過(guò)意念控制外骨骼帶動(dòng)下肢進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
完成這些“意念控制”動(dòng)作的是山東先進(jìn)院自主研發(fā)的腦機(jī)接口系統(tǒng)。什么是腦機(jī)接口？“腦機(jī)接口，顧名思義，就是在人的大腦與外部設(shè)備之間，搭建起一條傳遞信息的‘高速公路’，不通過(guò)手和嘴就可以控制外部設(shè)備，真正實(shí)現(xiàn)‘意念控制’�！鄙綎|先進(jìn)院總經(jīng)理李衛(wèi)民告訴記者，“這套系統(tǒng)包括信號(hào)采集、分析解碼、執(zhí)行控制、反饋調(diào)節(jié)等四個(gè)部分。”
從“微弱信號(hào)”到“精準(zhǔn)解碼”
其實(shí)，2019年，由山東先進(jìn)院腦機(jī)接口研究中心執(zhí)行主任彭福來(lái)博士領(lǐng)銜的研發(fā)團(tuán)隊(duì)就做出了腦機(jī)接口的實(shí)驗(yàn)室裝備，這套系統(tǒng)采取的是非侵入式的腦機(jī)接口裝備，相比侵入式的腦機(jī)接口裝備，這種方式不需要將電極植入大腦，安全性更高，但采集的腦電信號(hào)相對(duì)就會(huì)微弱很多，在輸送過(guò)程中也會(huì)面臨很多干擾。
通過(guò)不斷改進(jìn)裝備和優(yōu)化算法，如今，山東先進(jìn)院已先后打造了腦控?zé)o人機(jī)、腦控下肢康復(fù)機(jī)器人、意念打字等多個(gè)項(xiàng)目。
“腦控?zé)o人機(jī)是通過(guò)我們自主研發(fā)的腦電采集系統(tǒng)捕捉用戶大腦神經(jīng)元活動(dòng)產(chǎn)生的腦電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波等預(yù)處理后，利用算法進(jìn)行特征提取和解碼，轉(zhuǎn)換為控制無(wú)人機(jī)的命令，打造腦控?zé)o人機(jī)編隊(duì)，實(shí)現(xiàn)向上、向下等九種指令控制�！迸砀�(lái)介紹，“而意念打字則是利用穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位信號(hào)來(lái)識(shí)別人的意圖并進(jìn)行操作。當(dāng)用戶注視虛擬鍵盤(pán)中的某個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的腦電波模式被檢測(cè)并解碼，從而實(shí)現(xiàn)字符的輸入。該技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)平均打字速度每分鐘20個(gè)字符，準(zhǔn)確率高達(dá)94.4%�！�
腦控下肢外骨骼運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)結(jié)合了腦機(jī)接口技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和康復(fù)醫(yī)學(xué)，通過(guò)解讀大腦信號(hào)來(lái)控制外骨骼的運(yùn)動(dòng)，幫助下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者恢復(fù)行走能力，為他們提供康復(fù)訓(xùn)練，促進(jìn)康復(fù)治療�！斑@是一種‘主動(dòng)’康復(fù)�！贬t(yī)療康復(fù)率先破冰
在李衛(wèi)民看來(lái)，腦機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。
目前，山東先進(jìn)院的腦機(jī)接口產(chǎn)品已成功應(yīng)用在301醫(yī)院、齊魯醫(yī)院等20余家臨床和科研機(jī)構(gòu)。山東先進(jìn)院的腦機(jī)接口團(tuán)隊(duì)還在2024世界機(jī)器人大會(huì)的BCI腦控機(jī)器人大賽中斬獲產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，得到廣大科技工作者和投融資人士的重點(diǎn)關(guān)注。
腦機(jī)接口是生命科學(xué)和信息技術(shù)交叉融合的前沿領(lǐng)域。山東省《關(guān)于科技創(chuàng)新引領(lǐng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)布局培育發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的實(shí)施方案》中，腦機(jī)接口被列為重點(diǎn)發(fā)展方向。
未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，腦機(jī)接口技術(shù)將逐步拓展到科研教育、生活?yuàn)蕵?lè)、軍事等多個(gè)領(lǐng)域。比如對(duì)駕駛員進(jìn)行疲勞監(jiān)測(cè)，提高駕駛安全；識(shí)別人的情緒狀態(tài)，進(jìn)行心理健康評(píng)估和治療；監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員的大腦活動(dòng)等。
“腦機(jī)接口技術(shù)已經(jīng)展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用潛力和未來(lái)科技生活的新圖景，將會(huì)極大地改變我們的生活�！崩钚l(wèi)民說(shuō)。
