脑机接口

脑机接口技术（brain-computer interface， BCI）主要包括两种不同类型的研究工作。

我们这里着重介绍第一种类型的研究工作，及其主要的研究内容。

通过对人类脑电模式的解读，来理解人脑中的意图，然后控制机器进行相应的操作，这样的研究肇始于上个世纪70年代。可以用于脑机接口的脑电信号主要包括：脑电节律波（EEG）、诱发电位或事件相关电位（ERP）、以及神经元电脉冲信号。前两种通过脑电仪采集，后一种则采用内植微电极来获取。考虑到内植微电极的损伤性，因此一般都采用脑电仪作为脑机接口的主要工具。

人脑产生的电磁力能够携带心灵感应波吗？一种超自然（occult）现象的解释途径。1919年Berger就是因为对自己在一战期间亲历的心灵感应事件（收到一封其姐姐的信函，说梦见他从马上摔下，断了腿；而事实上做梦的那天，他本人真的从马上摔下并摔断了腿）的兴趣，开展广泛的研究，并在1929年发表的论文中系统阐述了其所发现的脑电现象，并因此发明了脑电仪。

脑电信号解读理

从脑机接口的角度看，关心的就是脑电信号的解读问题，既主要利用脑功能区所对应的不同功能含义，来“理解”人脑产生的意念。这里需要解决的一个问题就是脑电信号模式与认知高级功能活动之间的对应关系问题。目前主要是针对一些初级认知活动，如运动、视觉等开展脑机接口的研究工作，较少涉及像记忆、思维、想象等这样的高级认知活动。那么，不同认知活动的脑电表现模式是否具有可区分性，如果有，其区分特征有体现在哪些方面，这些都是脑机接口得以实施的关键前提。

国内外开发的一些著名脑机接口系统包括：

     （1）德国柏林脑机接口系统，主要实现运动想象到运动实施的任务，利用比较先进的智能学习算法，根据脑电μ节律波或β节律波的事件相关去同步，来检测识别左右手的想象运动，从而控制机器的对应行为或完成一定的认知任务。

     （2）美国Wadsworth中心的脑机接口系统，主要是利用脑电μ节律波的事件相关去同步去进行真实或想象的运动。用户可以通过该系统来控制机器屏幕上光标的移动，或者通过视觉反馈训练来进行设备的简单操作。

   （3)奥地利craz大学的脑机接口系统，也是利用脑电μ节律波的事件相关去同步去进行真实或想象的运动。不同的是采用自适应回归模型进行模式识别，并可以控制手臂障碍的患者抓取东西。

   （4）思维翻译机（Thought translation device）：德国tubingen大学借助训练，使用者通过反馈来实现皮层中央沟回（运动区）脑电慢波的自我调节，进而控制屏幕上的物体运动。

（5）清华大学脑机接口系统：清华大学医学院神经工程研究所研制的脑机接口系统包括两个，一是利用稳态视觉诱发电位来实现自动拨号，形成自动拨号系统；另一个是开发了一个实时脑机接口系统，可以用“思维”踢足球。

     （6）浙江大学猴子意念控制系统：通过脑机接口技术，实现猴子意念控制机械手。 

                             清华大学脑机接口实验--意念控制机器狗

                         浙江大学脑机接口系统--猴子意念控制机器手

因为通过脑机接口人们可以直接用脑而无须通过语言或操作动作来控制机器或设备，所以脑机接口一个重要应用领域就是帮助病人康复训练的机器人方面或者帮助有肢体残缺的人们完成正常人一样的工作。另外，脑机接口对于某些肢体动作受限的职业，如飞行员、宇航员、潜水员等，利用意念来操控设备有着重要的应用前景，也为动漫游戏、智能机器人控制等提供了一种全新的用户交互界面。 

                                    脑机接口技术的应用

脑机接口的发展趋势是进一步朝向脑机融合方面发展，通过植入芯片技术相结合，真正实现脑机之间的相互交流。此时就可以通过互联网+脑机接口来实现脑联网，使得心灵感应成为可能。