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电影《阿凡达》中的男主角是来自地球的人类兵士，当他进入睡觉舱后，科研人员经过核算机技能解读他的大脑信息，将人类的认识搬运到克隆人中。电影里呈现的意念操控其实便是“脑机接口”技能。
心之所想，随意而动。现在，“脑机接口”技能现已开端渐渐改动人们的日子：瘫痪患者能够用意念运用智能手机；无需双手操作，就能够经过意念回复微信这些科幻电影中经过意念操控的情节，正在经过“脑机接口”技能，从愿望照进实际，并成为科技立异和工业展开的新赛道。
在新一轮科技革新和工业革新重构全球立异地图的大布景下，以脑科学、机器人、人工智能等为代表的一批前瞻性、战略性范畴现已成为国家要点重视和布局的技能打破口。由人机交互、人机沟通、人机一体组成的人机共融代表了未来的展开方向，为先进制作、健康医疗、航空航天等场景下完结才能进步供给支撑。
本年3月，由天津大学牵头建造的脑机交互与人机共融海河试验室（以下简称脑机海河试验室）在沿海高新区正式揭牌，是天津市对标国家试验室建造建立的第6家海河试验室。试验室集合脑机交互与人机共融范畴中心技能，要点面向临床医学与神经工程、特种医学与人机工程等严峻范畴的工程运用，打破中心技能瓶颈，助推我市在脑机交互与人机共融范畴的工业化进程，成为我国脑机交互范畴自主立异的重要源头，抢占我国在脑机交互范畴世界竞争制高点。
对很多人来说，脑机接口技能是个比较生疏的词汇。其实，早在1973年，美国科学家雅克维达尔就初次提出了脑机接口的概念，想象经过放置在头皮上的电极检测大脑宣布的实时信号，经过翻译后用于操控核算机，初次描绘了脑机接口的科学概念与想象。现在，脑机接口技能展开现已有整整50年的前史。
脑机接口由“脑”+“机”+“接口”组成，简称为BCI（Brain Computer Interface），指的是将人脑与外界具有处理或核算才能的设备（比方电脑或其他设备）完结衔接，进行直接通讯的办法。脑机接口技能被誉为人脑与外界沟通沟通的“信息高速公路”，是新一代人机交互和人机混合智能的要害中心技能。
近年来，美国、日本、欧盟等国家和区域都在活跃布局抢占脑机接口的新赛道，推出了针对脑机技能的许多严峻研制方案及出资项目，谷歌、亚马逊等商业巨子在脑机接口范畴的作用不断涌现。
放眼国内，在脑机接口这条新赛道，脑机海河试验室科研团队是国内最早从事脑机接口范畴研讨的团队之一。在脑机交互范畴具有世界最大专利池，构成包含100余项国家发明专利和世界专利在内的完好自主知识产权体系，专利世界占有率到达10.6%，具有世界抢先技能优势。
“依据全球专利检索剖析数据库最新陈述，现在脑机交互范畴的研讨高度集中在美国和我国。尤其是天津大学和加州大学旧金山分校，在研制规划（表现为专利数量）和技能影响力（表现为专利被引次数）上都遥遥抢先于其他研制安排。”脑机海河试验室副主任倪广健告知记者，近5年，我国的专利申请数量共279件，占悉数国家/区域专利申请数量的52.7%，从专利数量排名剖析，天津大学位列榜首。
现在，脑机海河试验室具有无创脑机交互要害中心技能，脑电辨认精度、操控指令数量和信息传输率三项中心方针均到达世界最高水平（极弱小脑电信号解码0.5V，最大脑控指令集216维，最快信息传输速率420bit/min）。与此一起，试验室非常重视脑机交互技能在医疗、特种等范畴的运用转化，并获得了一系列世界抢先的研讨作用：
试验室自主研制世界首款脑机接口专用编解码芯片──“脑语者”C系列和D系列，具有彻底自主的知识产权，为完结我国脑机接口要害技能自主可控供给重要支撑；
用于全肢体中风恢复的“纯意念操控”人工神经恢复机器人体系“神工神机”（“神工一号”），现现已过国家食品药品监督办理局检测，获得多项医疗器械注册证；
世界首款神经调控式机械外骨骼体系“神工神甲”，协助脑卒中下肢功用障碍患者完结步态矫正与运动恢复训练；
脑肌电控外肢体机器人体系“神工灵犀指”，初次完结了脑机接口和外肢体机器人体系的便携可穿戴集成，经过第三方查验测验并完结多例临床恢复病例；
“神工谛听”脑电收集中心技能及体系，获批国家二类医疗器械注册证；
面向郁闷确诊的情感脑机交互体系“神工神心”，揭露或授权7项国家发明专利、1项世界专利，完结临床病例200余例。
“与传统的科研安排不同，脑机海河试验室不只要处理从0到1的根底研讨，更重视从1到N的作用转化和项目落地。”倪广健说，现在试验室现已建成从电极、芯片、算法、配备到体系运用于一体的，具有完好自主知识产权的全链条国产化立异作用体系，将致力于培养脑机范畴新的经济增长点，推进天津市、京津冀区域甚至全国的脑机交互与人机共融相关工业展开，成为国家战略科技力气。
脑机海河试验室注册为不设行政级别、不设作业编制、不设岗位设置和工资总额约束、实施归纳预算的新式研制安排。机制上斗胆打破，让科研安排愈加自主灵敏。试验室能够要点环绕工业展开需求，自主布局要点科研项目，自主组成科研团队，自主调整研讨方案和技能道路。一起，赋予科研经费运用办理更大自主权，充沛调动了科研人员作用转化活跃性。
现在，脑机海河试验室环绕新式神经信号感知理论与检测办法、仿生安排工程神经、新一代高通量脑机交互要害技能、人机共融根底中心器材开发转化等四个中心研讨方向，第一批拟发动高性能脑机交互专用脑电收集体系的开发、人工神经恢复机器人体系、精神疾病脑机交互治疗体系、神经重症脑机交互治疗体系等十大课题。
脑机海河试验室实施独立法人、实体运转，充沛体现“去行政化”“科研自主”“助力新兴工业展开”的理念。自获批以来，试验室现已承当包含“面向自动运动增强与重建的高效感知与交互技能及产品研制”“可调控光感智能生物眼的开发与规划”等在内的9项国家严峻项目，项目总经费近亿元。
“建立以来，脑机海河试验室有力推进医工结合全国要点试验室、神经重症教育部医药根底研讨立异中心等一批严峻渠道在津落地，打造了技能驱动与运用牵引的先导区，带动了高水平科研团队和相关企业快速构成集合，并在前沿作用工业化方面构成演示引领效应。”倪广健告知记者。
从微观到微观、从科学到工程、从原理到技能，脑机海河试验室面向医工结合等国家严峻范畴的工程运用，展开了全范畴、全标准研讨，构成完好的自主知识产权集群，完结脑机交互全技能链条掩盖，将推进严峻运用演示落地及工业化。
中电云脑（天津）科技有限公司是脑机海河试验室的副理事单位。依托我国电子PKS生态天然优势，中电云脑联合天津市环湖医院探究脑机接口技能在本地场景的运用，首先在国内推出“PKS一体化云脑数字医疗渠道处理方案”。脑机海河试验室副主任、中电云脑总经理程龙龙说：“这一渠道是医院信息化建造完结自主可控的初次测验，建成后可打通院内各体系间的数据孤岛，有用进步医院临床管控才能和运营才能。”
“往后，试验室将进一步进步技能迭代立异，带动工业展开，推进科技立异资源集聚。一起，建立脑机交互与人机共融技能搬运安排，培养技能经理人，完结技能作用本地运用转化打破，让立异和工业互动、互促、互融。”倪广健表明。
头上佩戴着小小设备，运用者只需凝视电脑屏幕上闪耀的216键虚拟键盘，设备实时捕获蕴藏在脑电波中的交互信息，然后完结字符的高速拼写，完结“意念”打字。在第七届世界智能大会现场，观众见证了科幻一幕怎么成为实际。
脑机海河试验室科研团队在智能大会上正式发布了具有彻底自主知识产权的超大指令集高速率非侵入式脑机接口体系。该体系发明了现在非侵入式脑机接口最大指令集世界纪录。相关研讨已发表于世界神经工程范畴威望期刊，支撑技能获批我国、美国发明专利授权。
脑机海河试验室主任助理、天津大学医学工程与转化研讨院副院长许敏鹏向记者解释道，现在的脑机接口技能可分为侵入式和非侵入式。他对比了两种办法的特色：“侵入式脑机接口技能需求经过各种手法将信号检测电极放置入颅内一处，这种办法虽具有较高的信噪比和较好的分辨率，但无法获取全域脑信息。依据头皮脑电操控的非侵入式脑机接口技能兼具安全、快捷、高效等特色，能够完结彻底无创和对全脑信号的同步监测。跟着技能的前进和脑电信号收集质量的持续进步，从受众面的广度和宽度来讲，非侵入式脑机接口在消费级和工业化范畴更具优势。”
指令数量是反映非侵入式脑机接口中心才能的重要方针指征。因为指令集个数与解码速度之间的限制联系，超大指令集的高效编解码一向对错侵入式脑机接口亟须打破的技能瓶颈之一。世界上研讨的指令集曾长时刻居于80指令以下，难以打破百量集的技能瓶颈。
为此，试验室团队坚持自主立异，研制了时频相混合多址的新式编码范式，初次交融运动诱发电位、P300电位和稳态视觉诱发电位三种脑电特征，成功完结了216键的高速拼写操作，在线均匀信息传输速率保持在300bits/min以上，单指令均匀输出时刻仅为1.2秒。
许敏鹏告知记者：“天津大学神经工程团队首先研制了百指令集脑机接口体系，完结了真实意义上的全键盘的字符输入，发明了其时最大指令集的世界纪录。在此作业根底上，团队持续优化规划出新式的脑机编码战略，在世界上又首先打破200指令大关，再次改写了脑机操作指令集的世界纪录。”
30岁出面的年岁，许敏鹏现已是国内脑机接口范畴最优异的青年科学家之一，掌管国家级严峻项目在内的项目十余项，2021年成为国家优异青年科学基金获得者，2022年荣获“强国青年科学家”称谓，当选《麻省理工科技谈论》“35岁以下科技立异35人”，2023年成为天津大学最年青的国家级领军人才。许敏鹏2006年考入天津大学，至今现已在天津大学度过了17年的韶光。在这里，他完结了从学生到科研作业者的改变，发明了多项脑机接口中心方针的世界纪录。
参加脑机海河试验室，许敏鹏的科研敞开了新征途。“海河试验室经过双聘短期聘任项目接受咨询辅导等多种方式招引人才，发明了人才特区的条件。”许敏鹏告知记者，“试验室给人才供给了杰出的科研渠道和相对宽松的科研环境，加上到位的资金及资源配套，最大极限下降了事务性作业对科研人员时刻的占用，为咱们展开研讨供给了方针和准则确保。”
试验室自主灵敏的科研安排让许敏鹏的研制之路愈加顺利。“项目立项评定的重视点统筹了立异性和实用性，将为脑机接口技能的工业化展开奠定根底。”许敏鹏说，“未来，期望能够把海河试验室建造成为全国范围内的脑机接口人才培养特区，以咱们团队为牵引，真实地打通脑机接口全技能链条研制，做出自主可控、抢先世界的脑机接口体系。”
筑巢引凤，广纳贤才。脑机海河试验室组成了掩盖脑机接口、人机交互根底理论、器材体系、转化运用全链条所需的研制部队，科研团队以两院院士领衔，会合国家杰青、长江学者、国家万人方案专家、国务院政府特殊津贴专家、各类国家级青年人才等优异中青年学者。
“脑机海河试验室最近获批了职称自主评定资历，能够展开工程技能系列医疗器械专业的正高档、副高档和中级职称的自主评定，这将充沛开释团队人才的立异发明生机。试验室还依托获批建立的博士后立异实践基地，与现已建立博士后科研流动站的高校、科研院所协作，广泛吸纳更多优异人才。咱们将充沛发挥人才激励机制的重要作用，让优质企业和领军人才引得来、留得住、展开好。”倪广健表明。
在本年的夏日达沃斯论坛上，国内首款郁闷症筛查机器人正式露脸。这款“神工神心”郁闷脑机交互辅佐确诊体系是脑机海河试验室团队研制的一款面向郁闷症辅佐确诊的情感脑机交互体系，能够经过收集患者头部信号来剖析其大脑信号，经过解码脑活动完结郁闷症的客观筛查。
“通常情况下，郁闷症的确诊是经过心思评价和访谈等办法进行的，而这些办法简略呈现主观因素的搅扰。可是，选用郁闷症辅佐确诊机器人进行精准筛查，能够更好地确保评价的客观性和准确性，为研讨供给了名贵的数据支撑。”脑机海河试验室项目首席专家刘爽告知记者。
这款郁闷症筛查机器人的运用进程非常简略，患者只需戴上收集信号的设备，其信号经过智能传输技能传送到芯片进步行解码和剖析，然后机器人会依据患者的大脑信号做出一个终究的郁闷症倾向断定。
“体系经过声响影响诱发用户听觉稳态呼应，收集脑电信号并解码心情信息，构建辨认模型进行郁闷智能辅佐确诊，能够在短时刻内对用户进行全面、客观的病症筛查，进步确诊功率，然后更早地发现和干涉郁闷症。”刘爽说。
现在，脑机海河试验室的脑机交互作用，呈现出越来越广泛的运用场景。尤其是在进步各类神经体系疾病患者日子质量上，发挥了不行代替的作用。
一位来自天津医院的恢复患者，之前是在作业中受伤的，导致7根手指结尾遭到严峻损害并被切断，尽管握持功用不受影响，可是丧失了书写、打字等精密运动的才能，给日子带来了极大不方便。
患者戴上触摸头皮的脑电帽，运用“神工谛听”脑机微信操作体系，操作面前的电脑显示屏。电脑键盘上的53个根本指令按键，以虚拟键盘的方式在显示屏上闪耀。运用者只要用眼睛顺次盯着要拼写的字符，大脑在接收到每一个字符闪耀频率后，脑电帽即可实时收集到运用者的拼写目的，体系经过解码用户脑电波，得到用户目的后进行辨认，方针字符就会输出在微信的谈天框中，并输出文字，然后完结“意念谈天”。
脑机海河试验室技能骨干肖晓琳博士说：“神工谛听脑机微信操作体系引入了视野追寻技能，可对患者视野落点进行检测，然后经过脑机接口数据处理和算法规划，精准解码用户指令输出目的。患者在运用时无需双手操作，不必张嘴说话，仅靠脑机操作体系，就能够运用微信全功用。现在，该体系已在临床进步行了成功测验，并获得了杰出的作用。”
“未来脑科学会是生命科学展开中一个重要的范畴。试验室将不断拓宽运用场景，经过知识产权授权、技能搬运、作用搬运转化、工业基金出资等多种方式，支撑我市甚至京津冀区域脑机交互与人机共融相关研讨作用运用落地，建造世界级的脑机交互与人机共融工业高地。”倪广健对未来充满信心。（津云新闻修改靳永锋）
