賽博“遛狗” 腦機介面正走出實驗室

更新于：2025-04-04 08:45:47

近年來，作為人類前沿科技的腦機介面技術快速發展，距離實際應用已越來越近。今年3月，國家醫保局印發的《神經系統類醫療服務價格專案立項指南（試行）》中，專門為腦機介面新技術單獨立項，這實際上已經是在為腦機介面技術成熟后快速進入臨床應用做好準備。

混合現實助力腦控機器狗草坪撒歡

研發領域，科學家們也在全力推動腦機介面技術走出實驗室。日前，華東理工大學科研團隊發佈“面向四足控制的混合現實增強腦機介面系統”，把混合現實技術和腦機介面技術結合在一起，使腦機介面系統更加輕便易用和可穿戴，向著走出實驗室又邁出一大步。

原地踏步、直行、轉彎……這段時間在華東理工大學徐匯校區大草坪上，老師和學生們經常能看到，一隻大約40釐米高的機器狗，跟在一名頭戴智慧眼鏡的女生身邊走來走去。這位戴著智慧眼鏡遛機器狗的女生是學校腦機介面及控制團隊的研究生劉力菲，她和團隊成員正在進行“面向四足控制的混合現實增強腦機介面系統”的測試。

走近測試現場以後記者看到，劉力菲的頭上除了智慧眼鏡之外，還戴著一個腦電帽，也就是腦電信號的採集裝置。而在機器狗的身上，也背著由無線傳輸、解碼運算等模組組成的腦機介面指令系統。正是依靠這套系統，劉力菲能夠用自己的想法輕鬆控制機器狗。

華東理工大學信息科學與工程學院研究生劉力菲：它是非常靈敏的，因為我們調整刺激的時間是3秒，它對我意圖的分析會比較精準。
劉力菲所說的刺激時間，是指通過視覺刺激在螢幕上的停留時間。通過視覺刺激誘發腦電信號是腦機介面系統中一個關鍵的環節，傳統做法是依賴電腦顯示器作為視覺刺激源，人需要通過觀看電腦螢幕顯示的圖形來誘發腦電信號，從而發出腦控指令。但電腦顯示器不僅體積大不便攜，還易受環境光干擾，大大限制了腦機介面的實際應用範圍和性能表現。
針對這一瓶頸，華東理工大學科研團隊提出基於虛實融合控制的框架思維，讓腦機介面擺脫了電腦螢幕和運算主機、解碼器等設備，初步實現了簡易、輕便、可穿戴。
華東理工大學數學學院講師李舒蕊：我們的突破首先在用戶端，腦電帽是無線的，設備也比較集成化、微小化。另外在控制端也脫離了很多有線的過程，使用者跟控制端進行同步或者是傳輸過程中的通訊速度也是比較快。我們希望用戶能夠有更好的體驗，能夠跟現實生活中的交互體驗感更強。

多項突破推動技術融合
腦機介面和混合現實都是被形容為未來科技的新興技術，雖然這兩種技術仍處在不斷發展演化的過程中，但它們的融合已經產生了不錯的效果。可以看到，混合現實增強腦機介面系統已經使腦機介面的應用擺脫了常規電腦和顯示器，走到了室外，而支撐這一創新的背後是一系列的技術突破。
專家介紹，混合現實又稱MR，是一種將虛擬世界與現實環境深度整合的技術。戴上MR眼鏡，看到的是真實世界和虛擬世界相融合的場景。那麼戴上混合現實增強腦機介面系統的MR眼鏡會看到什麼呢？作為這一系統研發的參與者，同時也是首批體驗者的華東理工大學研究生劉力菲，給記者進行了演示。
華東理工大學信息科學與工程學院研究生劉力菲：在我的視角里有刺激介面，當我看到往前的箭頭，腦電信號會識別出我的意圖，狗就會跟著我一起往前行走。我想要什麼就能控制什麼，機器狗還可以轉向，也可以掉頭。
劉力菲的智慧眼鏡中，不斷閃爍的方向箭頭，就是用來誘發腦電信號的視覺刺激，和電腦螢幕相比，通過混合現實智慧眼鏡誘發腦電信號的方式更加簡單直接。

然而，通過MR智慧眼鏡實現腦電控制雖然有諸多的優點，但也意味著，此前腦機介面技術使用普通電腦螢幕所積累的解碼演算法、雜訊濾波等軟體模組失去了作用，相關硬體也要重新設計。團隊在金晶教授帶領下，重新開發和改造了全部軟體模組，開發了新的硬體器件，經過兩年多努力，最終在今年初突破了技術難關，實現了腦電波與機器狗較為穩定的連接。
華東理工大學教授金晶：在腦電信號的解碼方面，怎麼樣解決運動以及其他的背景雜訊造成的影響，提高識別演算法的穩定性。另外是怎麼解決環境影響的問題，環境光以及其他的一些環境雜訊對視覺刺激誘發腦電信號帶來的一些影響。還有，在解決MR（混合現實）系統裡面誘發刺激的穩定性，這方面技術的要求非常高。最後要解決腦電信號傳輸以及圖像傳輸頻寬的問題。

能力疊加應用前景更廣闊
從實驗室到實際應用，是每一項新興技術的必經過程，腦機介面融合混合現實技術，探索出了走出實驗室的一條新路徑，未來的應用空間也進一步拓展。
目前，在混合現實技術的支援下，混合現實增強腦機介面系統已經能夠實現一套系統對兩個設備的同時控制，演示測試中，劉力菲先是以腦控的方式控制電動輪椅行進到機器狗的旁邊，然後再控制機器狗向前行進。

據介紹，
未來在醫療領域，這套系統可以用於幫助行動不便的患者進行康復訓練；
在工業領域，可以用於控制機器人在複雜環境中執行設備檢測、故障排查等任務。
在災害救援方面，救援人員可以通過腦電信號控制四足機器人進入危險區域執行搜救任務。
華東理工大學信息科學與工程學院研究生劉力菲：比如說在火災現場，比較複雜的地形環境進行相應的勘探以及火災檢測之類，對於人類來說比較繁重以及危險的任務都可以交給它來進行。

此外，科研團隊還發現，混合現實增強腦機介面系統的消費者在面對醫療、工業、救災等不同應用場景時，如果能夠有針對性地使用適合這些場景的操作介面，就能夠大大提高系統的使用效率。針對這一現象，科研團隊計劃引入人工智慧大模型，由大模型生成相應的操作介面，實現更加精準和有效的腦控操作。
華東理工大學教授金晶：大模型自動生成針對目標的控制系統操作介面，通過這個方式，可以自由地對接所有可控制的電氣裝備以及相應的外部設備。只要通過語言輸出系統，告訴大模型要控制什麼東西，或者通過機器視覺來識別這個目標，針對這個目標生成一個控制系統操作介面，使得腦機介面可以面向不同的應用場景。

在3月31日舉辦的2025中關村論壇年會平行論壇“腦機介面創新發展與應用論壇”上，華東理工大學腦機介面與控制團隊的“基於混合現實的腦機介面系統”入選了“2025年度腦機介面十大創新成果”。
（總台記者潘虹旭代欽夫王殿甲楊敦煌）
（央視新聞用戶端）