全球最大指令集高速非侵入式脑机接口系统在天津发布

北京日报客户端 | 记者 白波 通讯员 焦德芳 董玥欣

头戴小小设备，看着屏幕上闪烁的216键虚拟键盘，就能高速拼写、意念打字——正在天津举办的世界智能大会现场，这“科幻”的一幕已是现实。5月18日，脑机交互与人机共融海河实验室科研团队在第七届世界智能大会上正式发布具有完全自主知识产权的超大指令集高速率非侵入式脑机接口系统。系统创造了目前非侵入式脑机接口最大指令集世界纪录。相关研究已发表于国际神经工程领域权威期刊，支撑技术获批中国、美国发明专利授权。

“脑机接口技术”指在人脑与外部设备间建立直接连接通路，让大脑与机器实现“对话”，是新一代人机交互、人机混合智能的关键核心技术。脑机接口技术主要分为侵入式和非侵入式，侵入式脑机接口技术安全风险和伦理问题不容忽视；而基于头皮脑电控制的非侵入式脑机接口技术安全、便捷、高效，在消费级和产业化领域更具优势。当前，超大指令集的高效编解码是非侵入式脑机接口亟须突破的技术瓶颈之一。

据了解，脑机交互与人机共融海河实验室科研团队研发了时-频-相混合多址的新型编码范式，首次融合运动诱发电位、P300电位和稳态视觉诱发电位三种脑电特征，成功实现216键的高速拼写操作，在线平均信息传输速率保持在每分钟300比特以上，单指令平均输出时间仅1.2秒。系统还集成汉语英语拼写常用音节信息，支持中英文输入法一键切换，满足多场景、更灵活的操作需要。

“指令数量是反映非侵入式脑机接口核心能力的重要指标。”脑机交互与人机共融海河实验室主任助理、天津大学神经工程团队教授许敏鹏介绍，国际上研究的指令集曾长期居于80指令以下，难以突破百量集的技术瓶颈。“天津大学神经工程团队在这一领域多次打破世界纪录：2019年率先研发了百指令集脑机接口系统，实现真正意义上的全键盘字符输入，创造了当时最大指令集的世界纪录。后来团队又在国际上率先突破200指令大关，再次刷新世界纪录。”

目前，团队已构建了从芯片、电极、算法到系统的国产全链条非侵入式脑机信息交互技术体系，脑电识别精度、控制指令数量和信息传输率三项核心指标达到国际最高水平。

据介绍，脑机交互与人机共融海河实验室是由天津市布局、依托天津大学设立的第六家海河实验室。实验室拥有无创脑机交互关键核心技术，布局了国际最大最全面的脑机交互专利池，脑电识别精度、控制指令数量和信息传输率三项核心指标均达到国际最高水平。