陸首個「雙環路」腦機接口系統問世 效率提高、可操控無人機

大陸腦機接口技術再有新突破。天津大學近日表示，該校腦機海河實驗室和北京清華大學積體電路學院聯合，開發出一款基於憶阻器神經形態裝置的「雙環路」無創演進腦機接口系統。同時，該團隊首次披露大腦電訊號與解碼器在互動過程中如何進一步協同增強的奧秘。該「雙環路」腦機接口系統，還可高效支撐無人機完成上下、左右、前後、旋轉「四自由度」任務目標。

據陸媒《科技日報》，「腦機接口」被譽為新一代人機智慧融合的關鍵技術，能實現大腦與機器直接資訊交流，促進生物智慧與機器智慧融合，被公認是新一代人機互動和人機混合智慧的核心技術；如何透過腦機間的資訊互動，進而實現「互學習」、促進腦機智慧的協同演進，是突破腦機性能瓶頸的困難關鍵。

天津大學腦機海河實驗室教授許敏鵬指出，目前腦機互動過程中，大腦與機器的動態耦合機制尚未釐清，導致腦機之間的長時程互適應能力較弱，工作表現隨時間下降嚴重。《天津日報》則提到，原有的腦機接口系統，普遍存在大腦與解碼器適應性不足的問題，導致系統效能隨使用時間增加而下降。

上述研究團隊發現，腦電訊號中的非平穩特性，不僅來源自傳統觀點認為的背景腦電變異，且與閉環腦機互動引導下的任務腦電演變密切相關。基於這項發現，團隊首次提出「雙環路腦機協同演進框架」，並透過憶阻器神經形態元件建構全新的腦機接面系統。而在雙環路框架下，「機學習」環路中的憶阻器解碼器，透過適應腦電訊號波動，完成解碼參數更新；「腦學習」環路中的任務相關腦電特徵，在「決策-回饋」循環的引導下不斷正向演化。

許敏鵬舉例，相較傳統純數位硬體方案，「雙環路」腦機介面系統精度更高、能耗更低、能處理更複雜任務。像效率提高2個數量級（百倍）以上，能耗降低3個數量級（千分之一）以下。傳統無創腦機接口技術通常只能控制無人機進行簡單的自由度飛行，研究團隊開發的「雙環路」腦機接口系統，可高效支撐無人機完成上下、左右、前後、旋轉四自由度任務目標。

許敏鵬稱，這項研究首次提出腦機協同演進的概念，並基於憶阻器神經形態裝置完成了技術驗證，透過長時程大腦與憶阻器神經形態元件之間的信息交互，初步實現生物智能與機器智能的互適應、互學習，為未來實用型腦機接口系統提供了重要的基礎與技術支撐，也為腦機融合智能的發展開闢新方向。

他透露，未來，此款系統計劃拓展到更多便攜式或可穿戴機器接口設備中，服務於消費級、醫療級等各類智慧人機互動實用場景。