改变世界：大脑控制物体的新科技

科幻电影《环太平洋2》中，主人公身处机甲战士的身体内，随心所欲地控制机甲，就好像是控制自己的身体一样。“神经元融合度越高，机甲的战斗力越强”，片中的台词道出了人机融合的关键所在。影片中所描述的这种人机融合，即为脑控技术——用人的意念来控制机器等外部事物。

在脑控技术领域，西北工业大学电子信息学院谢松云教授所带领的神经信息团队，已研发出了多种诱发模式相结合的脑控技术。目前，这一技术已经可以做到3种诱发模式、7种脑特征的提取与识别。更多模式的脑特征的开发与利用，也有望在近期攻克。

2018年5月，西北工业大学电子学院控制室内，实验人员戴上一个科技“帽子”，面对着屏幕无需作任何操作。而在室外的空地上，一架无人机缓缓滑行、起飞，按照计划绕过障碍物飞行，而后成功降落……实际上，无人机的每一个动作都是由实验室人员的“大脑”直接控制的。

“所谓的‘意念控物’是通过采集脑电波，然后用某种装置对脑电波进行分析解码，转换为控制信号，进而实现对‘事物’的控制。”谢松云说，这些“事物”可以是设备装置，甚至也可以是生物体。

“要想实现高质量的控制，难度最大的就是对脑电波的提取、分类和识别，也就是所谓脑功能特征的提取。”通俗一点讲，就是需要知道大脑想要做什么，获取的脑电波要能代表这种“诉求”，不同“诉求”要能在脑电波中体现出来。

在利用脑电波进行控制时，脑特征的产生通常需要有特定的激发方式，亦称诱发模式。目前的脑控技术应用，绝大部分处于单一模式的水平，因此，限制了意念控制的能力和发展。

现实中，人们对物体的控制需要更多的控制状态。“比如，要实现一辆脑控平衡车，至少需要走、停、加速、减速、转弯等5至6个特征量”。这几个脑特征的增加，并非简单的数量增减，而是脑控技术应用领域质的变化。谢松云说，上述系统中对于脑特征的诱发，主要采用3种模式：视觉刺激、运动想象、事件想象。(www.xing528.com)

尽管实现了多模式脑特征的提取，但脑机接口的一些固有局限性，如速度慢、正确率不够高等，仍是国际上脑控技术的一大障碍。为解决这个问题，谢松云教授团队率先提出了“脑机一体化”概念，有力推动了脑控技术的实际应用。

“脑机一体化”就是通过脑机接口，将大脑的智力和基于计算机技术的人工智能结合起来，把大脑作为计算机控制系统的一个组成部分，构成一个既有大脑的灵活和智能，又有计算机的高速和大容量的新型系统，用于对各种设备与系统的控制。

它既不是完全依靠“脑”，也不是完全依靠计算机进行全程控制，这样可以大幅度提高系统的智能化和适应性。正是基于这样的理念，谢松云将长期理论研究的成果应用于脑信号采集方式上。

脑信号的采集，可以分为脑植入电极的“侵入式”和无植入的“非侵入式”。“侵入式”就是将脑电检测的电极植入大脑，这种方式采集的信号强、稳定性好。但显然，这种方式会对人体造成创伤。“非侵入式”也就是在头上佩戴一种脑电检测装置。相比之下，“非侵入式”装置稳定性不强，因此，通常需要较多的采集电极，由于穿戴不方便，限制了推广应用。

谢松云团队成功突破了这项难题，在超导联精确性上作出多项创新，提高了信号传输的精准度与实时性，在相关技术上达到了国际先进水平。