无需动手和发声,仅凭意念即可在屏幕上流畅输入文字,这一曾经只存在于科幻作品中的场景,正随着脑机接口技术的发展逐渐变为现实。近期,美国麻省总医院与哈佛大学医学院的研究人员在《自然·神经科学》期刊上公布了一项突破性研究。他们开发出一种新型脑机接口,使四肢瘫痪的患者能够通过“意念”在虚拟标准键盘上打字,其速度高达每分钟110个字符,准确率达到98.4%,这一表现已接近健全人使用智能手机的打字速度。这项成果不仅为肌萎缩侧索硬化症(渐冻症)和高位截瘫等患者提供了高效沟通的新途径,也标志着脑机接口技术正从实验室演示阶段迈向临床实际应用。
这项技术的关键在于,它在大脑与外部设备之间构建了一条直接的“信息通道”,规避了受损的神经和肌肉。过去的研究尝试通过解读大脑发出语音的意图来合成声音,或是识别手写输入,但这些方法往往速度较慢、易出错,或者对患者仅存的运动能力有较高要求。
考虑到键盘输入是大多数人熟悉的交流方式,研究团队便以此为切入点。他们指导两名罹患肌萎缩侧索硬化症和颈椎脊髓损伤导致瘫痪的患者,在脑海中想象用手指敲击键盘的动作。植入患者大脑运动皮层的微型电极能够捕捉到这些神经信号,并利用深度神经网络模型将其转化为屏幕上的文字。值得一提的是,该系统仅需大约30句的练习即可完成校准,这种“即学即用”的特点大大降低了技术的应用门槛,使其更易融入日常生活。
这项研究仅仅是脑机接口技术蓬勃发展的缩影。放眼全球,脑机接口技术在多个领域都取得了显著进展。在重症医疗方面,植入式设备帮助患者重新连接世界:瑞士洛桑联邦理工学院的团队通过植入式“电子桥梁”,使脊髓损伤患者恢复了行走能力;美国Neuralink公司已验证其受试者能够用意念控制鼠标并进行游戏;中国清华大学自主研发的侵入式脑机接口“NEO”,也成功帮助瘫痪患者实现了意念控制抓握。在非植入式技术领域,创新也在快速迭代:澳大利亚悉尼科技大学的研究人员利用无创多通道脑电技术,实现了对想象语言的解码输出;中国科学院自动化研究所团队则通过少量通道的可穿戴设备“SignBrain”,实现了闭眼想象打字。目前,脑机接口技术已能解码运动、语言和文字信息,未来有望实现对图像、音乐甚至思维过程等更复杂信息的解码。
然而,脑机接口技术要实现从实验室走向广泛的实际应用,仍需克服诸多挑战。植入式设备需要解决长期的生物相容性问题,无创技术则需提升信号解码的精度。此外,实现更自然的“双向交互”,即不仅能读取大脑指令,还能向大脑输入触觉等感知信息,是未来的重要研究方向。同时,设备的小型化、轻便化和可穿戴性,以及降低手术创伤也是需要解决的问题。更重要的是,随着大脑信号的读取和解析成为可能,如何保护个人“思维隐私”和神经数据安全,是技术发展过程中必须同步应对的伦理难题。
随着微创、无创、可穿戴以及双向闭环技术的不断进步,脑机接口技术将逐渐从“功能重建”发展到“潜能拓展”,最终实现人机共融的“脑机智能体”。从辅助失语患者恢复表达能力,到为截肢者提供智能假肢,再到对人脑的思维、意识等认知功能进行解码和重构,以及发展脑机融合智能,脑机接口技术的潜力巨大。当“心想事成”不再仅仅是一句美好的祝愿,而是触手可及的现实,一个人与机器深度融合的新时代正加速到来。
(作者为中国科学院自动化研究所研究员)


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