脑机接口技术:从科研到产业化的探索之旅
AI导读:
脑机接口技术逐渐成熟,国内外应用层出不穷。华南脑控“脑机AI”项目获大奖,李远清教授探索产业化尝试。脑机接口通过接口读取意念,解决多种问题。团队在脑机接口技术上取得突破,开启成果转化之路,应用场景广阔,如智慧病房、恢复功能等。广州投资界和产业界关注脑机接口发展。
从脑机AI鼠标到智能仿生手,从正念冥想到脑控智慧病房,近年来,“脑机接口”技术逐渐走向成熟,国内外各类产业应用层出不穷。在广州,琶洲实验室常务副主任、脑机智能研究中心主任李远清教授自2019年起便开始探索脑机接口科技成果转化的产业化尝试。
近期,华南脑控(广东)智能科技有限公司的“脑机AI”项目,获得第十三届中国创新创业大赛(广东·广州赛区)人工智能产业生态体系赛道一等奖。李远清作为华南脑控主要负责人,受邀参与央视《中国科技创新盛典》节目录制,向全国观众介绍脑机接口技术和其无限潜能。
“脑机接口”通过大脑和外部设备之间的“接口”读取我们的“意念”,帮助解决多种问题。本期《科技周刊》,记者来到琶洲实验室,揭秘“脑机接口”的神奇魔力。
脑机接口即大脑和外部设备之间的“接口”。科学家们发现,人类大脑的神经元会发出脑电信号形成指令,通过全身神经传递,控制身体肌肉与器官。癫痫等疾病,便是大脑异常放电导致的。
脑电信号被“接口”采集并“翻译”成数字信号后,电脑可控制外部设备,完成大脑原先想让肌肉与器官做的事。这是“脑机接口”的基本原理,为科学和相关产业发展提供了想象空间。
2002年,李远清教授将研究方向定位在脑电信号的采集与处理上。二十三年后,团队在脑机接口技术上取得多项突破,并开启了成果转化之路。
信号采集是脑机接口的第一个关键步骤,虽方法公开,却易学难精。李远清展示了团队研发的头环,主要由电极和脑电放大器构成,戴上头环后,即可开始采集脑电。
第二个关键步骤是去噪声。脑电信号经采集和放大后,掺杂了肌电信号、眼电信号、环境电磁干扰等无效信息,需利用先进技术识别并去除。
第三个关键步骤是“翻译”,即将脑电信号转化为数字信号,需开发优秀算法模型,依靠强大芯片,确保“翻译”准确快捷。
第四个关键步骤是让脑机接口控制“外周神经”和外部设备,实现应用。如中风患者可利用脑机接口操控外骨骼设备。
第五个关键步骤是利用外部设备和外周神经,实现对大脑的信息反馈。这五步形成脑机接口闭环,让设备持续工作。
团队另一独到之处是多模态脑机接口技术,采集脑电、眼电、头动等信号,综合生成控制指令,更准确地控制外部设备。在国内,团队首个提出多模态脑机接口概念。
目前,脑机接口主要分为侵入式和非侵入式两大技术路线,互补关系。非侵入式以穿戴式头环为主,价格相对便宜,对大脑无害,市场需求大,但信号质量相对较差。而侵入式需将电极植入大脑皮层,获得准确脑电信号,但需手术,应用受限。
李远清团队自2019年起探索脑机接口的产业化应用,目前,脑机接口正念冥想系统销售情况理想,在亚马逊美国用户评价居同类产品首位。
团队开发的脑机AI鼠标已在市场销售,实验者可通过“脑”操控电脑光标,主要为双手瘫痪或残疾人士提供帮助。
李远清团队打造的脑机AI智慧病房,正在多家医院开展临床试验,由病床、平板电脑等外部设备组成,患者可通过头环控制。
未来,脑机接口应用场景广阔,如帮助患者恢复运动、语言功能,与智能家居、物联网集成,实时监控工作人员状态,检测司机疲劳驾驶,监测学生学习状态,增加玩家沉浸式游戏体验等。
随着脑机接口技术成熟,正成为广州投资界和产业界关注焦点。多位投资人和企业负责人分享了看法。
华峰资本副总裁蓝春泉认为,国内以非侵入式研究为主,侵入式技术受伦理限制发展缓慢。
动脉网动脉智库高级研究员邵杨鳕表示,脑机接口正处于基础研究向临床应用转化阶段,专利申请数量持续增长。
活动中,多家国内脑机接口企业负责人介绍了产业化尝试。
李远清表示,科研重点是保证接口对大脑安全性,提升解码脑信号准确率和效率。
琶洲实验室脑机智能研究中心将围绕脑机接口基础理论、关键技术等开展全方位研究。
(文章来源:广州日报)
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