一直以來，盡管腦機接口(BCIs)技術在治療疾病、語言康復、教育、人工智能交互、軍事等領域展現(xiàn)出來廣闊的發(fā)展前景，但基于非侵入性、基于頭帶的商業(yè)產(chǎn)品或微針的侵入性方法帶來的應用有限、炎癥風險甚至對軟組織的不可逆損傷而受到限制。
近日，清華大學馮雪研究團隊宣布開發(fā)出一種名為SpiralE BCI的腦機接口(傳感器)，即基于耳內(nèi)生物電子學的耳內(nèi)視覺和聽覺腦機接口。據(jù)悉，該傳感器由柔性材料制成，采用了螺旋設計，可以在電熱驅(qū)動下自適應地沿著耳道擴展和螺旋，以確保保形接觸，從而不影響使用者聽力。
“腦機接口”的概念最早是在1973年提出的，出自加州大學洛杉磯分校一位教授發(fā)表了一篇名為《論直接的腦機交流》的論文。該論文正式提出了“腦機接口”的概念和定義，由此“腦機接口”正式成為一個獨立的研究領域。
近十年以來，由于人工智能技術的快速發(fā)展，腦機接口也進入到一個技術爆發(fā)的新階段。發(fā)展至今，腦機接口可以分為侵入式、非侵入式以及半侵入式三種。
其中，侵入式是把傳感器的電極直接植入大腦里面，用回路來替換大腦的部分神經(jīng)元，需要開顱手術完成植入;非侵入式是把傳感器的電極放在頭皮外面，類似大家現(xiàn)在做的心電圖;還有一種半侵入式，就是把電極放置進頭皮或者顱骨，但還沒放入到大腦里。
但毫無疑問，侵入式、半侵入式都存在物理傷害，而非侵入式長遠來看是腦機接口技術普及應用的主要技術方向，比如Meta等其他企業(yè)出于安全考慮更多地采用了非侵入式，試圖通過頭盔、腕表等穿戴式設備來實現(xiàn)腦機對接。
而清華大學團隊此次研發(fā)的技術方案也正是契合了非侵入式的腦機接口技術發(fā)展方向?；赟piralE BCI技術，研究團隊提出了一種新的腦機解決方案，該解決方案由SSVEP-BCI和聽覺 BCI 組成，前者捕捉并解碼用戶的視覺腦電波，后者記錄并解碼用戶所聽到的聲音。
由于該傳感器采用“入耳式”設計，其的接觸面積較小(50 mm×3 mm)，因此可以在穩(wěn)定地記錄腦電圖的同時，減少與耳道內(nèi)壁的摩擦。而使用者只需要將傳感器插入耳道，即可讀取相應腦電波信息，侵入性遠遠低于同行的“顱骨貼片”設備。
在無標定的40個目標穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(SSVEP)在線拼寫實驗中，參與者在9個目標的穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(SSVEP) BCI分類和目標短語的離線正確率達到95%。
有趣的是，耳內(nèi)SSVEP表現(xiàn)出顯著的二次諧波趨勢，這表明在SSVEP研究中，耳內(nèi)傳感可能是研究諧波空間分布的補充。在雞尾酒會實驗中，自然語音聽覺分類準確率可達84%。SpiralE為設計3D柔性生物電子學提供了創(chuàng)新的概念，并有助于生物醫(yī)學工程和神經(jīng)監(jiān)測的發(fā)展。
實驗數(shù)據(jù)表明，SpiralE BCI的解碼精度在95 %左右，信息傳輸速率(ITR)達到36.86±15.53比特/分鐘，證明了基于SpiralE構建高效腦機接口的潛力。
據(jù)麥肯錫預測，未來10年到20年腦機接口產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)每年直接產(chǎn)生的經(jīng)濟規(guī)?？蛇_700至2000億美元。
雖然腦機接口相關技術還處于早期，但在應用領域和商業(yè)價值方面的巨大潛力正為相關產(chǎn)業(yè)鏈帶來機遇。這主要體現(xiàn)在兩大方面：一是為商用芯片、通信IP廠商打開全新市場空間;二是關注腦機接口芯片重要功能模塊無線通信的價值，基于低功耗、低延遲的藍牙、私有協(xié)議、UWB技術有望成為主流備選方案。
不過，聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)也警告稱，目前包括大腦植入或掃描(腦機接口)在內(nèi)的神經(jīng)技術正經(jīng)歷“飛速發(fā)展”，可能會導致人工智能操控人類大腦，且該技術與AI的結合對“精神隱私”構成了威脅。
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