一项突破性研究展示了脑机接口在实现意念打字方面的潜力。美国麻省总医院和哈佛大学医学院的研究人员开发出一种新型脑机接口,能够让四肢瘫痪患者仅凭思维就在虚拟键盘上输入文字。该系统实现了每分钟110个字符的输入速度,错误率仅为1.6%,这相当于健全人使用智能手机打字速度的81%。这项成果为肌萎缩侧索硬化症(渐冻症)和高位截瘫等疾病患者提供了更高效的交流方式,也标志着脑机接口技术正从实验室走向实际应用。
该技术的核心在于在大脑与外部设备之间建立直接的信息通路,绕过受损的神经和肌肉。此前,研究人员曾尝试通过解码大脑的发声意图来生成语音,或识别手写输入,但这些方法在速度、准确性或对患者残余运动能力的要求上存在局限。
研究团队选择键盘打字作为切入点,因为这是一种普遍的输入方式。他们让两名患有肌萎缩侧索硬化症和脊髓损伤的瘫痪患者想象用手指敲击键盘的动作。植入大脑运动皮层的微型电极捕捉这些神经信号,并通过深度神经网络模型将其转化为屏幕上的文字。该系统只需30句的练习即可完成校准,具备“即学即用”的特点,易于融入日常生活。
这项研究只是全球脑机接口技术快速发展的一个例证。在医疗领域,植入式设备正在帮助患者恢复功能。例如,瑞士洛桑联邦理工学院的团队通过植入式“电子桥梁”帮助脊髓损伤患者恢复行走;Neuralink公司已验证用户可通过意念控制鼠标和玩游戏;中国清华大学的“NEO”侵入式脑机接口也实现了瘫痪患者的脑控抓握。在非植入领域,技术创新也在加速。澳大利亚悉尼科技大学的研究人员利用无创脑电技术实现了想象语言的解码;中国科学院自动化研究所的“SignBrain”设备则实现了闭眼想象打字。目前脑机接口已能解码运动和语言信息,未来有望解码更复杂的图像、音乐甚至思维过程。
然而,脑机接口技术要实现广泛普及仍面临挑战。植入式设备的长期生物相容性、无创技术的信号解码精度,以及实现更自然的“双向交互”(读取大脑指令并向大脑写入感知信息)是亟待解决的难题。此外,设备的轻便性、易用性、手术创伤的降低,以及“思维隐私”和神经数据安全保护等伦理问题,都需要在技术发展的同时得到妥善处理。
随着微创、无创、可穿戴以及双向闭环技术的不断进步,脑机接口将从“功能的重建”发展到“潜能的拓展”,最终实现人机共融的“脑机智能体”。这项技术在辅助失语患者交流、为截肢者提供智能假肢、解码和重构人的认知功能,以及发展脑机融合智能方面,展现出巨大的潜力。当“心想事成”成为现实,一个深度融合人与机器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)