無需動手、不用開口,僅憑大腦意念就能在屏幕上流暢打字,會是怎樣的體驗?這并非科幻電影中的場景,而是腦機接口技術的一項前沿探索。近期,美國麻省總醫(yī)院與哈佛大學醫(yī)學院研究團隊在《自然·神經(jīng)科學》雜志上發(fā)表了一項新成果:通過新型腦機接口,讓四肢癱瘓患者僅憑“意念”就能在虛擬的常規(guī)鍵盤上打字,速度達到每分鐘110個字符(相當于健全人智能手機打字速度的81%),錯誤率僅為1.6%。這項研究不僅為漸凍癥、高位截癱等患者帶來高效溝通的新希望,還標志著腦機接口技術從實驗室演示向臨床實用化邁出重要一步。
這項技術的核心,在于繞過了受損的神經(jīng)和肌肉,直接在大腦與外部設備之間架起一座“信息橋梁”。過去,科學家們嘗試通過解碼大腦“發(fā)聲”意圖來合成語音,或識別手寫筆跡。然而,目前這些方法要么速度慢、易出錯,要么對患者殘余的運動能力有特定要求。
相比之下,電腦鍵盤打字是很多人最熟悉的輸入方式。研究團隊從“打字”切入,他們讓兩名四肢癱瘓患者(一位患有肌萎縮側(cè)索硬化癥,另一位因頸椎脊髓損傷癱瘓)在腦海中想象自己用手指敲擊鍵盤的動作。植入大腦運動皮層的微型電極捕捉到這些“嘗試打字”的神經(jīng)信號,再通過深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型將其轉(zhuǎn)化為屏幕上的文字。系統(tǒng)僅需30句練習即可完成校準,這種“即學即用”的低門檻,讓技術具備了融入日常生活的可能。
這項研究只是腦機接口技術發(fā)展的一個縮影。放眼全球,腦機接口技術正在多個賽道上加速奔跑。在重癥醫(yī)療領域,植入式設備幫助患者重建與世界的連接:瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院團隊通過植入式“電子橋梁”,幫助脊髓損傷患者恢復了行走能力;美國Neuralink公司驗證了受試者可以用意念控制鼠標、玩游戲;我國清華大學自主研發(fā)“NEO”侵入式腦機接口,也幫助癱瘓患者實現(xiàn)了腦控抓握。在非植入領域,諸多技術創(chuàng)新快速迭代——澳大利亞悉尼科技大學研究人員采用無創(chuàng)的多通道腦電技術,實現(xiàn)了想象語言的解碼輸出;中國科學院自動化研究所團隊利用少通道“SignBrain”可穿戴設備,實現(xiàn)了閉眼想象打字。腦機接口技術已能實現(xiàn)運動、語言文字等信息的解碼輸出,未來解碼圖像、音樂、思維過程等更復雜的內(nèi)容,或許也將成為可能。
當然,從實驗室演示到實際生活普及,腦機接口仍面臨諸多挑戰(zhàn)。植入式設備的長期生物相容性、無創(chuàng)技術的信號解碼精度,以及如何實現(xiàn)更自然的“雙向交互”(既能讀取大腦指令,又能向大腦寫入觸覺等感知信息),都是未來需要攻克的難題。同時,還要考慮如何讓設備更輕便可穿戴、實現(xiàn)“即戴即用”,如何降低手術創(chuàng)傷等。此外,當大腦信號可以被讀取和解析,如何保護我們的“思維隱私”和神經(jīng)數(shù)據(jù)安全,也是技術發(fā)展必須同步回答的倫理考題。
隨著微創(chuàng)、無創(chuàng)、可穿戴及雙向閉環(huán)技術的不斷成熟,腦機接口將逐步從“功能的重建”走向“潛能的拓展”,再到人機共融的“腦機智能體”。從輔助失語患者恢復表達,到為截肢者配備智能假肢,再到對人腦的思維、意識等認知功能進行解碼重構,以及發(fā)展腦機融合智能,腦機接口技術的潛力是巨大的。當“心想事成”不再是一句祝福語,而是觸手可及的“現(xiàn)實”,一個人與機器深度融合的新時代,正加速向我們走來。
(作者為中國科學院自動化研究所研究員)
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