无需动手或发声,仅凭意念就能在屏幕上输入文字,这不再是科幻场景,而是脑机接口技术的一项前沿进展。近期,美国麻省总医院与哈佛大学医学院的研究人员在《自然·神经科学》杂志上公布了一项新突破:他们开发的新型脑机接口使四肢瘫痪患者能够通过“意念”在虚拟键盘上打字,速度达到每分钟110个字符,错误率仅为1.6%,这一速度相当于健全人使用智能手机打字速度的81%。这项研究为渐冻症和高位截瘫等患者提供了更高效的沟通方式,标志着脑机接口技术正从实验室走向临床应用。

该技术的核心在于在大脑与外部设备之间构建一条“信息桥梁”,绕过受损的神经和肌肉。过去的研究尝试通过解码大脑的“发声”意图来生成语音,或识别手写笔迹,但这些方法要么速度缓慢、易出错,要么对患者的残余运动能力有特定要求。

研究团队选择以计算机键盘打字为切入点,这是人们普遍熟悉的输入方式。他们让两位四肢瘫痪患者(一位患有肌萎缩侧索硬化症,另一位因颈椎脊髓损伤导致瘫痪)在脑海中想象用手指敲击键盘的动作。植入大脑运动皮层的小型电极捕捉到这些“尝试打字”的神经信号,并利用深度神经网络模型将其转化为屏幕上的文字。该系统只需约30句的练习即可完成校准,这种“即学即用”的低门槛特性使其具备了融入日常生活的潜力。

这项研究只是脑机接口技术发展的一个缩影。目前,全球范围内的脑机接口技术正在多个领域加速发展。在重症医疗领域,植入式设备帮助患者重新连接世界: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了行走能力;美国Neuralink公司已验证其受试者能够用意念控制鼠标和玩游戏;中国清华大学自主研发的“NEO”侵入式脑机接口也协助瘫痪患者实现了脑控抓握。在非植入领域,技术创新也在快速迭代:澳大利亚悉尼科技大学的研究人员利用无创的多通道脑电技术实现了想象语言的解码输出;中国科学院自动化研究所团队则利用少通道“SignBrain”可穿戴设备实现了闭眼想象打字。脑机接口技术目前已能解码运动、语言和文字信息,未来有望解码更复杂的图像、音乐甚至思维过程。

然而,脑机接口技术从实验室走向实际应用仍面临诸多挑战。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”(即读取大脑指令并向大脑写入触觉等感知信息)都是未来的难题。此外,设备的小型化、可穿戴性,“即戴即用”的便捷性,以及降低手术创伤也是需要解决的问题。同时,随着大脑信号的可读取性和解析能力增强,如何保护“思维隐私”和神经数据安全,是技术发展必须同步面对的伦理考量。

随着微创、无创、可穿戴及双向闭环技术的不断成熟,脑机接口将逐步从“功能的重建”转向“潜能的拓展”,并最终发展为人机共融的“脑机智能体”。其潜力巨大,可用于辅助失语患者恢复表达,为截肢者配备智能假肢,解码重构人脑的思维和意识等认知功能,以及发展脑机融合智能。当“心想事成”不再只是一句祝福,而是触手可及的现实,一个人与机器深度融合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)