重大突破!用意念说话,用脑控使用微信、淘宝

360影视 2025-01-22 19:20 3

摘要:一位病灶在大脑运动区附近的肿瘤癫痫患者,无须动手,可以用“脑控”玩乒乓球和贪吃蛇游戏,甚至,在手术后两周,可以用意念使用微信、淘宝、今日头条等App,并和智能家居“互动”。

脑机接口植入手术成功,上海将初步构建脑机接口创新生态

作者/ IT时报记者 潘少颖

编辑/ 潘少颖 孙妍

一位病灶在大脑运动区附近的肿瘤癫痫患者,无须动手,可以用“脑控”玩乒乓球和贪吃蛇游戏,甚至,在手术后两周,可以用意念使用微信、淘宝、今日头条等App,并和智能家居“互动”。

另一位病灶占位大脑语言区的肿瘤癫痫患者,通过柔性脑机接口植入手术,将人的脑电解码成语言转化成指令,实时操控灵巧手实现人机交互。这位患者通过意念,让接到指令的机械手比划出了“2025新年快乐”的手语祝福。

近日,《IT时报》记者从国内侵入式脑机接口公司上海脑虎科技有限公司了解到,脑虎科技全自主研发了256个记录通道的植入式柔性脑机接口,和华山医院神经外科合作,开展了高精度实时运动解码和语言解码临床试验研究,让受试者实现“脑控智能设备”和“意念对话”,脑虎科技也成为全球唯一同时实现实时运动解码和实时汉语解码的侵入式脑机接口企业。

1月10日,上海市科委公布《上海市脑机接口未来产业培育行动方案(2025-2030年)》,在2027年前,上海推动5款以上侵入式、半侵入式脑机接口产品完成临床试验,引育5家以上具有脑机接口核心技术与产品研发能力的自主创新企业,10家以上产业链上下游国内骨干企业,初步构建脑机接口创新生态。

意念“说话” 实时汉语解码准确率达71%

“二零二五新年快乐”,照片上,一位受试者和脑虎创始人、TCCI研究员陶虎用意念操控的手比心送出了祝福。

这位受试者是病灶占位大脑语言区的肿瘤癫痫患者,2024年12月,脑虎科技联合华山医院神经外科吴劲松教授团队开展国内首例高通量植入式柔性脑机接口实时合成汉语言临床试验,在语言区占位肿瘤癫痫患者上进行柔性脑机接口植入手术,通过植入256导高通量脑机接口,帮助其定位病灶并保护语言相关的重要脑功能区。术后五天,实现了142个常用汉语音节下71%的解码准确率,并且单字解码时延小于100毫秒,是目前国内实时汉语言解码的最高水平。

汉语是一种以单音节为主的声调语言和图形语言,其产生过程中的信息转换涉及更多脑区,需要研发针对汉语特征的神经编解码机制和信息处理手段。基于实时汉语解码,不仅实现了意念实时合成汉语、驱动数字分身以及对话AI大模型等高级功能,还能将人的脑电解码成语言进而转化成指令实时操控灵巧手实现人机交互。

在中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员周志涛看来,临床试验成功最本质的意义就是把受试者的想法、意念转换成语言,曾经因疾病或损伤而无法正常表达自己的他们,可以通过脑机接口技术表达自己的想法,为失语患者带来了重塑语言功能的希望。“之前有研究团队用128记录通道的植入式柔性脑机接口采集脑电信号,无法和大脑皮层贴合,10个音节的解码准确率是44%。”周志涛告诉《IT时报》记者,通过植入256导高通量脑机接口,142个常用汉语音节达到71%的解码准确率,未来还有提升空间,比如用各种语言模型解码语句的准确率期望可以达到99%以上。

“用脑信息能够把汉语给解析出来,是非常大的进步。”优刻得董事长兼CEO季昕华表示,如果把人的大脑研究分层次,第一个层次是状态解码和情绪评估,第二个层次是动作的意图识别和运动控制,第三个层次是语言,主要是语音理解和语言生成,第四个层次是视觉的重建和增强,第五个层次是记忆的调控和认知优化,脑虎科技实现的是第三个层次。

“脑控”上网 256通道实时高效精准解码

上述受试者实现了“意念对话”,同样是在华山医院,脑虎科技联合神经外科教授毛颖/陈亮团队完成了意念合成运动临床试验,简单而言,让一位受试者实现了“脑控运动”。这位21岁的运动区占位癫痫患者,通过手术植入256导高通量柔性脑机接口监测病灶并保护运动相关的重要脑功能区。

经过两周的训练,结合脑虎科技自主开发的脑机操作系统XessOS,受试者熟练使用微信、淘宝、小红书等App,以及对智能家居和智能轮椅进行“脑控”,大大满足了运动障碍患者日常生活所需的基本行动能力。

“256个记录通道,不仅仅是收集的脑电数据有了数量级增长,与之前的脑机接口技术相比,更是有了质的变化。”脑虎科技创始人陶虎在接受媒体采访时表示。

High Gamma频段(70-150Hz)是脑电信号中的一个高频段,通常与大脑的复杂认知功能和神经活动同步有关。它能提供大脑活动的详细信息,尤其运动和感知信息。

脑虎科技相关人士解释,项目团队对其脑电信号的High Gamma频段进行脑电特征提取和模型训练,利用LSTM(长短期记忆)神经网络模型进行连续时间解码,整体系统延迟小于60毫秒。得益于256导高通量、高质量、高分辨脑电信号和自主开发的通道筛选算法,可快速精准确定响应脑区,进行实时高效精准解码。

周志涛告诉《IT时报》记者,从想法出现到执行延迟60毫秒,受试者不会产生顿挫感。“在手术过程中,把电极植入大脑皮层表面——硬膜下面,更靠近神经元的地方,保证信号源不受干扰。”

无论是让受试者用意念表达自己的想法还是运动、上网,256个记录通道无疑是此次临床实验取得突破一大技术亮点,通道数越高,意味着能够收集到更为丰富的神经信号。《IT时报》记者了解到,此次脑机接口技术从所有器械硬件到脑机操作系统,都由脑虎科技自主研发,通过微纳加工技术,在单位面积集成更多电极数以及在工程上的优化,实现256个记录通道。

目前,植入脑机接口的受试者还需戴着头套、拖着“辫子”,是电源线和数据线,用来连接脑机接口和数据处理设备。“2025年还将下一代设备将去掉‘辫子’,用无线方式实现数据传输和充电,并计划用三年完成三类医疗器械的临床多中心注册。”陶虎透露。

上海脑机接口 将进入大规模临床试验阶段

中国人一直都有美好的夙愿——心想事成,脑机接口听起来很科幻,但是原理非常朴素,大脑每时每刻都在产生思维意图,其背后的物质基础就是神经活动,神经活动会产生神经信号,如果能够用算法将其解码出来,就能够实现意图的识别。

“现在的脑机接口分为侵入式和非侵入式,侵入式脑机接口更接近信号源,能够获取更为精准和详细的大脑神经信号,实现高精度的脑电信号采集和高效解码。”周志涛向《IT时报》记者解释,非侵入式脑机接口具有无创、操作简便等优点,更容易被大众接受,但由于电极和目标神经元离得较远,获取的信号相对微弱,为后续解码带来挑战。

目前,国内存在运动障碍或语言障碍的患者接近3000万人,通过脑机接口,未来能够帮助这些患者在一定程度上重建运动或语言功能,恢复正常生活,这是周志涛希望看到的,也是脑机接口在实际中的意义。

成为消费级产品,一直是脑机接口业内的一大方向。上海市科委高新技术处项目主管王卓曜在接受媒体采访时表示,上海脑机接口正处于典型产品的培育阶段,马上进入大规模临床试验阶段。

刚刚发布的《上海市脑机接口未来产业培育行动方案(2025-2030年)》中,第一个举措是加快脑机接口产品化,提到上海将支持各类创新主体联合医疗机构,开展运动控制、言语合成、神经疾病治疗、视觉重建等侵入式、半侵入式脑机接口产品研发与临床试验;面向康复、教育、娱乐等领域,鼓励企业开展非侵入式产品研发与产业化。

在一位国内医疗器械注册分析人士看来,从脑机接口设备的临床试验角度来看,其存在的风险主要包括技术稳定性、生物相容性、设备安全性以及伦理、法规等多个层面。

不可否认,脑机接口的未来有极大的想象空间,比如打造脑机接口的大模型生态,充分解析利用大脑,实现对大脑功能更全面的理解,精准治疗神经系统疾病,甚至实现对一些疑难病症的突破性治疗。

排版/ 潘璐

图片/ 脑虎科技

来源:IT时报

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