腦機(jī)接口技術(shù)簡介:

? ? ? ? 腦機(jī)接口，它是在人或動(dòng)物腦與外部設(shè)備間建立的直接連接通路耙册。

????????按照傳輸模式分為單向接口和雙向接口：在單向腦機(jī)接口的情況下给僵，計(jì)算機(jī)接受大腦傳來的命令，或者發(fā)送信號到大腦详拙，但不能同時(shí)發(fā)送和接收信號帝际。而雙向腦機(jī)接口允許大腦和外部設(shè)備間的雙向信息交換。

? ??????按照接入方式分為“侵入式”和“非侵入式”饶辙。侵入式腦機(jī)接口需要通過開顱手術(shù)或者鉆透顱骨將腦電傳感器植入腦內(nèi)蹲诀，可能會導(dǎo)致患者大腦的長期炎癥。非侵入腦機(jī)接口雖然對人沒有傷害弃揽，但是腦電信號微弱脯爪，識別準(zhǔn)確率和實(shí)時(shí)性受限则北。

腦機(jī)接口的概念最先于1973年提出。

2006年痕慢，布朗大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)完成首個(gè)大腦運(yùn)動(dòng)皮層腦機(jī)接口設(shè)備植入手術(shù)尚揣，能夠用來控制鼠標(biāo)。?

2008年掖举，匹茲堡大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家宣稱利用腦機(jī)接口快骗，猴子能用操縱機(jī)械臂給自己喂食——這標(biāo)志著該技術(shù)發(fā)展已經(jīng)容許人們將動(dòng)物腦與外部設(shè)備直接相連。?

2012年塔次，腦機(jī)接口設(shè)備已能夠勝任更復(fù)雜和廣泛的操作方篮，得以讓癱瘓病人對機(jī)械臂進(jìn)行操控，自己喝水励负、吃飯藕溅、打字與人交流。

2014年巴西世界杯開幕式继榆，高位截癱青年Juliano Pinto在腦機(jī)接口與人工外骨骼技術(shù)的幫助下開出一球蜈垮。

2016年，Nathan Copeland用意念控制機(jī)械手臂和美國總統(tǒng)奧巴馬握手裕照。?

2019 年 1 月攒发，Chmielewski 作為約翰斯·霍普金斯大學(xué)一項(xiàng)腦機(jī)接口研究的參與者，通過一次長達(dá) 10 小時(shí)的手術(shù)晋南，將六個(gè)微電極陣列（MEA）植入大腦兩側(cè)惠猿。隨后，研究者一直試圖通過不斷的改善和訓(xùn)練负间，讓他獲得同時(shí)控制兩個(gè)假肢的能力偶妖。?

2020年8月29日，埃隆·馬斯克自己旗下的腦機(jī)接口公司Neuralink舉行發(fā)布會政溃，找來“三只小豬”向全世界展示了可實(shí)際運(yùn)作的腦機(jī)接口芯片和自動(dòng)植入手術(shù)設(shè)備趾访。

2022年3月，中國神經(jīng)外科領(lǐng)域的一項(xiàng)新突破董虱，腦機(jī)接口柔性電極技術(shù)在世界頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上發(fā)表扼鞋。這項(xiàng)突破是一種腦機(jī)接口柔性電極技術(shù)，由首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院研發(fā)愤诱，是提高手術(shù)精準(zhǔn)度云头、保護(hù)神經(jīng)功能的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)將僅有2微米大小的電極點(diǎn)組成的新型柔性電極淫半，通過手術(shù)放到大腦上溃槐，幫助醫(yī)生更精確“看”到大腦內(nèi)部神經(jīng)等，從而最大限度保護(hù)大腦功能科吭。

2022年6月25日昏滴，我國自主研發(fā)的國內(nèi)首款介入式腦機(jī)接口完成動(dòng)物試驗(yàn)猴鲫。

馬斯克腦機(jī)接口芯片發(fā)布會：

????????太平洋時(shí)間2020年8月28日15:40（北京時(shí)間8月29日上午6:40），埃隆·馬斯克（ElonMusk）旗下的腦機(jī)接口公司Neuralink舉行發(fā)布會谣殊，展示了最新的可穿戴設(shè)備?LINK?V0.9?和手術(shù)機(jī)器人变隔，并通過現(xiàn)場的三只小豬和實(shí)時(shí)神經(jīng)元活動(dòng)演示，展示了Neuralink?腦機(jī)接口技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程蟹倾。

????????在Neuralink的發(fā)布會上，馬斯克介紹了兩個(gè)設(shè)備猖闪。一個(gè)是只有硬幣大小鲜棠，擁有1024個(gè)信道，可以置于顱骨內(nèi)側(cè)培慌，讀取腦神經(jīng)活動(dòng)信息豁陆，實(shí)時(shí)無線傳輸腦電波數(shù)據(jù)的芯片，幾乎可以在白天使用一整天后吵护，晚上進(jìn)行充電盒音；另一個(gè)是一臺可以避開血管，在顱骨上開一小孔馅而，將芯片快速祥诽、精準(zhǔn)植入預(yù)定位置的外科手術(shù)機(jī)器人，手術(shù)機(jī)器人能夠發(fā)射脈沖瓮恭，完成開顱雄坪、植入感受器、黏合等所有步驟屯蹦，整個(gè)過程都是全自動(dòng)的维哈。機(jī)器人可以對大腦進(jìn)行圖像識別，避免對大腦的潛在傷害登澜，尤其是對神經(jīng)元的傷害阔挠。

????????在發(fā)布會現(xiàn)場，馬斯克展示了3只小豬脑蠕，它們是腦機(jī)接口手術(shù)的對照組购撼。腦機(jī)接口系統(tǒng)有三千多個(gè)電極，可以監(jiān)測一千多個(gè)神經(jīng)元谴仙，通過外科手術(shù)植入大腦份招。當(dāng)小豬在場地中行走時(shí)，其腦電波信號通過腦機(jī)接口設(shè)備傳輸?shù)酱笃聊簧夏酰詧D像+聲音的形式十分直觀地展示了出來锁摔。

6月25日，我國自主研發(fā)的國內(nèi)首款介入式腦機(jī)接口在北京成功完成動(dòng)物試驗(yàn)哼审。

　　本次試驗(yàn)是國內(nèi)首次在羊腦內(nèi)實(shí)現(xiàn)介入式腦機(jī)接口谐腰，突破了介入式腦電電極孕豹、血管內(nèi)腦電采集等核心技術(shù)，完成了支架十气、導(dǎo)管等神經(jīng)介入器械產(chǎn)品研制励背，解決了傳統(tǒng)侵入式腦機(jī)接口對腦區(qū)造成不可逆損傷的弊端，填補(bǔ)了國內(nèi)介入式腦機(jī)接口領(lǐng)域空白砸西。

????????段峰團(tuán)隊(duì)牽頭研發(fā)的介入式腦機(jī)接口技術(shù)只需要通過類似心臟搭橋的微創(chuàng)手術(shù)便可實(shí)現(xiàn)腦機(jī)連接叶眉。團(tuán)隊(duì)采用治療中風(fēng)的神經(jīng)介入技術(shù)，通過靜脈將腦電傳感器植入大腦運(yùn)動(dòng)皮層芹枷、視覺皮層等腦區(qū)后衅疙，神經(jīng)支架膨脹，將電極擠壓在靠近大腦的血管壁上鸳慈，從而獲取相應(yīng)腦區(qū)信號饱溢。這一技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要顱骨鉆孔或開顱手術(shù)即可獲得腦電信號，整個(gè)手術(shù)植入過程可在兩小時(shí)內(nèi)完成走芋。

????????此次試驗(yàn)的腦電極植入術(shù)绩郎，由河北工業(yè)大學(xué)教授張建華團(tuán)隊(duì)研發(fā)的介入機(jī)器人輔助完成。該機(jī)器人采用主從操作方式翁逞，由首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)外科主任醫(yī)師馬永杰在主端操作肋杖，成功完成了部分血管造影。試驗(yàn)最終在羊腦血管內(nèi)完成了傳感器植入挖函，并成功采集到了腦電信號兽愤。

腦機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用：（主要醫(yī)用）

? ??????替代：腦機(jī)接口系統(tǒng)的輸出可能取代由于損傷或疾病而喪失的自然輸出，如喪失說話能力的人通過腦機(jī)接口輸出文字挪圾，或通過語音合成器發(fā)聲浅萧。以已故著名物理學(xué)家霍金為代表的脊髓側(cè)索硬化癥患者，以及重癥肌無力患者哲思、因事故導(dǎo)致高位截癱的患者等重度運(yùn)動(dòng)障礙患者群體洼畅。

? ??????恢復(fù)：腦機(jī)接口的輸出可以恢復(fù)喪失的功能。如人工耳蝸已經(jīng)幫助數(shù)十萬失聰病人恢復(fù)聽力棚赔，人工眼球可以幫助失明病人重新看見東西等帝簇。

? ??????改善：例如針對康復(fù)領(lǐng)域，對于中風(fēng)病人靠益，腦機(jī)接口可以從受損的皮層區(qū)采集信號丧肴，然后刺激肌肉或控制矯形器，改善手臂運(yùn)動(dòng)胧后。癲癇病人的大腦會出現(xiàn)某個(gè)區(qū)域的神經(jīng)元異常放電芋浮，通過腦機(jī)接口技術(shù)檢測到神經(jīng)元異常放電后，可以對大腦進(jìn)行相應(yīng)的電刺激壳快，從而減少癲癇發(fā)作纸巷。運(yùn)動(dòng)想象腦機(jī)接口在針對自閉癥兒童的康復(fù)訓(xùn)練中正在承擔(dān)重要的角色镇草。通過讓這些兒童參與基于自身感覺運(yùn)動(dòng)皮層激活程度強(qiáng)弱實(shí)時(shí)反饋的游戲項(xiàng)目，可以提升他們對感覺運(yùn)動(dòng)皮層激活程度的自我控制能力瘤旨，從而改善自閉癥的癥狀梯啤。類似的腦機(jī)接口神經(jīng)反饋訓(xùn)練范式也有望在多動(dòng)癥、抑郁癥等治療中發(fā)揮積極作用存哲。

? ??????增強(qiáng)：主要是針對健康人而言因宇，實(shí)現(xiàn)機(jī)能的擴(kuò)展。在工程心理學(xué)領(lǐng)域祟偷，機(jī)動(dòng)車駕駛員察滑、飛行員、航空空中交通管制員等特殊作業(yè)崗位人員的認(rèn)知負(fù)荷肩袍、疲勞程度等狀態(tài)對于作業(yè)績效、工作安全都十分重要婚惫。腦機(jī)接口所提供的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)為工作管理提供了重要的客觀依據(jù)氛赐，能夠更好地保證人員安全和工作績效。

? ??????補(bǔ)充：對于控制領(lǐng)域先舷，除了手控的方法之外還可以增加腦控方式艰管，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)控制，這里腦機(jī)接口作為原來單一控制方法的補(bǔ)充蒋川。在游戲娛樂領(lǐng)域牲芋，腦機(jī)接口為游戲玩家提供了獨(dú)立于傳統(tǒng)游戲控制方式之外的新的操作維度，豐富了游戲內(nèi)涵并提升了游戲體驗(yàn)捺球。

完全潛行技術(shù)：

????????完全潛行缸浦，是日本小說家川原礫的小說《刀劍神域》中的一種技術(shù)稱呼，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一種氮兵。指利用一種機(jī)器裂逐，用埋藏在機(jī)器內(nèi)的無數(shù)信號原件產(chǎn)生多重電場，和使用者的腦部直接連接泣栈，直接對腦部傳送虛擬的五感情報(bào)來生成虛擬空間卜高。同時(shí)透過回收腦部發(fā)給身體的電子訊號，就算在虛擬空間內(nèi)進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)南片，現(xiàn)實(shí)世界的身體也毫無反應(yīng)掺涛。

? ? ? ? 完全潛行技術(shù)主要的三個(gè)要求:????1.能夠通過思維意志控制游戲角色。????2.能夠在游戲中感受到真實(shí)的五感疼进。????3.思維意志不再影響玩家身體行為薪缆。

? ??????想要實(shí)現(xiàn)第一點(diǎn)并不太過困難，起碼現(xiàn)在已經(jīng)有了類似科技伞广。較為接近的是一個(gè)名為“神經(jīng)脈沖激勵(lì)者”的游戲控制器矮燎。利用一個(gè)頭帶來探測腦電波活動(dòng)定血，并將其轉(zhuǎn)換為游戲中的各種動(dòng)作，通過驅(qū)動(dòng)程序定義诞外，可將某種腦電波信號定義為具體的鍵盤按鍵或鼠標(biāo)動(dòng)作澜沟。玩家使用它，不需要?jiǎng)右桓割^峡谊，就可以在游戲中完成跑茫虽、跳、開火的動(dòng)作既们。雖然這項(xiàng)科技都和刀劍里的那種流暢性控制還有著巨大差距濒析，但作為一種雛形，已經(jīng)可以看出其未來的可能性啥纸。但對于二号杏、三倆點(diǎn)來說，短期內(nèi)突破并不現(xiàn)實(shí)斯棒。

????????因在游戲世界里活動(dòng)角色盾致，現(xiàn)實(shí)中的身體并不會跟著動(dòng)作，而意識也完全進(jìn)到游戲中不受外界干擾而有此稱呼荣暮。如果這項(xiàng)能夠讓人的所有感官完全沉浸于虛擬世界的技術(shù)真的出現(xiàn)了庭惜，那必將在智能媒體時(shí)代引發(fā)一股大浪潮。這項(xiàng)技術(shù)不僅難度大穗酥、工程大护赊，還存在潛在的危險(xiǎn)性。比如像動(dòng)漫中描述的那樣砾跃，進(jìn)入潛行世界的人們都被困在虛擬世界里骏啰，精神與外界阻隔，聯(lián)系不到外援抽高，同時(shí)如果有人想強(qiáng)行脫離就會腦部神經(jīng)燒壞而導(dǎo)致死亡器一。

????????以此看來未來未免會有不法分子在該技術(shù)還未完全受法律覆蓋時(shí)利用其進(jìn)行違法犯罪行為，會嚴(yán)重?cái)_亂社會治安厨内。盡管如此祈秕，完全潛行技術(shù)依然擁有很大的前景，軍隊(duì)可以利用其進(jìn)行模擬軍事演練和模擬戰(zhàn)場雏胃，節(jié)約很大成本请毛，醫(yī)院可以讓實(shí)習(xí)醫(yī)生進(jìn)行實(shí)景操作，使醫(yī)生上手術(shù)臺前的操作能更加精細(xì)瞭亮。

小結(jié)：

? ? ? ??總的來說方仿，目前的腦機(jī)接口技術(shù)還是只能實(shí)現(xiàn)一些并不復(fù)雜的對于腦電信號的讀取和轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)對于計(jì)算機(jī)/機(jī)器人的簡單控制。要想實(shí)現(xiàn)直更為復(fù)雜的精細(xì)化的交互和功能仙蚜，實(shí)現(xiàn)所想即所得此洲，甚至實(shí)現(xiàn)將思維與計(jì)算機(jī)的完美對接，實(shí)現(xiàn)通過“下載”能夠熟練的掌握新知識委粉、新技能呜师，而這還有很漫長的路要走。對于非侵入式的腦電技術(shù)贾节，盡管相對侵入式技術(shù)容易獲得分辨率更高的信號汁汗，但風(fēng)險(xiǎn)和成本依然很高。而對于侵入式腦機(jī)接口技術(shù)栗涂，在未來如果能解決人體排異反應(yīng)及顱骨向外傳輸信息會減損這兩大問題知牌，再加上對于大腦神經(jīng)元研究的深入，將有望實(shí)現(xiàn)對人的思維意識的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確識別斤程。另外需要注意的一個(gè)問題是角寸，當(dāng)人的大腦意識可以被準(zhǔn)確的讀取，那么則意味著大腦當(dāng)中豐富的隱私數(shù)據(jù)將有可能會被泄露或竊取忿墅，隨著腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展扁藕，未來無疑將需要提供足夠安全的措施來保障用戶的隱私數(shù)據(jù)安全。

? ??????完全潛行技術(shù)是通過截取并翻譯大腦信號并輸入到游戲中完成游戲的動(dòng)作球匕，這就需要腦神經(jīng)領(lǐng)域的突破性發(fā)展纹磺，想要達(dá)成輸入這一個(gè)階段就要解決非浸入式腦機(jī)的技術(shù)瓶頸——頭骨對信號的削弱帖烘。然后還要把游戲中的信號翻譯成大腦可以讀懂的信號來傳回大腦亮曹，而人類現(xiàn)在甚至無法破譯腦電波。其次就是倫理問題秘症，如果完全潛行實(shí)現(xiàn)照卦，那么就有一種設(shè)備可以獲取你腦中想的所有東西，人類將沒有隱私乡摹，一切自己經(jīng)歷的東西都可以被別人經(jīng)歷一遍役耕。目前而言，并不現(xiàn)實(shí)聪廉。