科创未来 | 这个实验室，探索的是“纳美人”的

四川在线记者 高杲

【实验室名片】

四川省脑科学与类脑智能研究院2018年在电子科技大学成立，是国内“脑与信息”交叉领域唯一成建制的研究基地。

该研究院定位于国家战略性重大需求，构建“脑机制、算法、仪器/芯片到系统”的创新体系，突破脑智科学、类脑智能等“卡脖子”技术，努力引领国家与地方脑智产业发展。

“用意念和能量，能使熟鸡蛋返生孵出小鸡”，最近，荒唐的“熟蛋返生说”成为网络热点，也引发大家对“意念控物”的思考。

那么，严谨的科学家如何看待“意念控物”呢?

在“大胆猜想，小心求证”的道路上，“意念控物”是脑科学家们研究的一大方向，被称为“脑机接口”技术。5月12日，《Nature》发布最新一期封面研究：斯坦福大学研究人员开发了一项新的“脑机接口”技术，能使瘫痪患者直接将脑海里的“想法”转换为电脑屏幕上的手写文字。

“意念控物”有哪些畅想？它的科学原理是什么？又面临哪些技术瓶颈？近日，记者走进电子科技大学的省脑科学与类脑智能研究院，一探“脑机接口”的秘密。

何谓“意念控物”？

从大脑提取信号，翻译成指令来控制外部设备的过程

在电影《阿凡达》中，每个纳美人都有一个“接口”，它使得纳美人能够用意念与各个物种直接进行交流，纳美人“即插即用的万能接口”在现实社会中其实已有了概念及雏形，它就是“脑机接口”。在现实生活中，它不仅能实现精神交流，还能“意念控物”。

省脑科学与类脑智能研究院工作人员刘博向记者做了“意念控物”的演示：戴上一顶特制的帽子，在无人机上安置一枚接收器，测试人员只需观看电脑的提示画面，不需做任何动作，就可以控制无人机飞行。

准确率如何?“如果只是上下左右的飞行，准确率可以达到90%以上；如果进行平滑连续性操作，准确率超过80%。”从刘博反馈的过往数据看，“意念控物”的效果似乎不错。

应用的广度又如何？“除了无人机，机械臂和游戏也可以通过意念来控制。”刘博透露，目前已经测试了多款游戏，应用比较多的是一款跑酷游戏，因为它能更好测试大脑的反应速度。

过去几年，“意念控物”的案例并不鲜见，其中最被人所熟知的是硅谷“钢铁侠”埃隆·马斯克及其创立的Neuralink公司。去年，马斯克将一枚硬币大小的芯片植入一只小猪的大脑，让它通过嗅觉识别物体，每当它“吸鼻子”的时候，脑里发出的神经信号就会被采集到，工作人员就可以预测它的运动步态。

马斯克表示，未来“脑机接口”技术将可以让你使用想象来召唤自己的座驾，也可以用意识来玩虚拟游戏。而在今年2月，他还发布了一段猕猴玩“意念乒乓球”游戏的视频，这些工作在一定程度上代表了“意念控物”的最新进展。

四川省脑科学与类脑智能研究院研究人员在进行神经电生理研究。（四川省脑科学与类脑智能研究院供图）

“科学原理都是相似的。”省脑科学与类脑智能研究院院长尧德中表示，所谓“意念控物”，简单理解就是，从大脑直接提取信号，翻译成指令来控制外部设备的过程，而通过“脑机接口”实现“意念控物”大致分为4个步骤：采集脑电信号-信号预处理-解码信号-指令传输。

再进一步有多难？

获取大脑信号的技术难，解码信号也很难

既然有了科学路径，实现更为复杂的“意念控物”是否可期？尧德中坦言，距离高效稳健的“意念控物”还有漫长的路要走，而其中一个难点就是：信号的获取和解码。

首先是获取信号的技术难。为了更好地获取信号，业内已形成了不同的技术路径，比如可以根据是否有侵入性而把“脑机接口”分为三类：非侵入式、半侵入式、侵入式。非侵入式基于大脑头表的信号；半侵入式则将记录电极置于硬脑膜外或硬脑膜下；侵入式则直接将电极植入大脑皮层内。简单理解就是，非侵入式不需要“开脑洞”，而半侵入式和侵入式需要“开脑洞”。

“侵入式‘脑机接口'更靠近大脑皮层内的神经元，可以采集到更具体精准的信号，但安全性有待进一步研究。”尧德中表示，研究设计侵入式“脑机接口”需要扎实的医学专业知识，同时也对设备提出了更高要求。也由于这个原因，非侵入式“脑机接口”一直是业内最常用的方案，它更容易为普通人所接受。但大脑表面的信号干扰多，对信号处理又是一大挑战。

文章来源：《分析试验室》 网址: http://www.fxsys.cn/zonghexinwen/2021/0518/945.html