在天津大学某实验室内，一块布满字符和符号的屏幕上，黑色方块频繁闪烁。一名男生佩戴着布满灵敏电极的黑色脑电极帽，紧盯屏幕，在无需双手操作的情况下，通过意念隔空打字，将字符输入指定区域。这一幕背后，正是脑-机接口（brain-computer interface, BCI）技术的现实应用。脑-机接口被誉为连接人脑与外部设备的“信息高速公路”，它绕过常规的神经肌肉输出通路，直接在大脑与计算机之间建立通信链路。

2019年8月，天津大学精密仪器与光电子工程学院神经工程与康复实验室研究生魏斯文，在世界机器人大会的BCI脑控机器人大赛暨第三届中国脑机接口比赛中，以每分钟691比特的脑控打字解码速度夺得桂冠。这一速度甚至超过普通人用触屏手机打字（约每分钟600比特），实现了用意念每分钟解码输出69个汉字的壮举。脑-机接口的核心原理是通过采集脑电信号（如头皮脑电图EEG），利用信号处理与机器学习算法解码用户的意图，进而控制外部设备。

国内在脑-机接口领域的研究起步较早且进展显著。天津大学神经工程团队在2014年研制成功首台适用于全肢体中风康复的人工神经机器人系统——“神工一号”。该系统融合运动想象脑-机接口技术和物理训练康复疗法，通过仿生构筑人工神经通路，模拟解码患者运动意念，驱动多级神经肌肉电刺激，促进受损脑区功能恢复。经过迭代发展，如今的“神工三号”已在天津、山东多地三甲医院开展临床试验，为上千名患者带来新的治疗手段。团队目标是将“神工”系统小型化、可穿戴化，以便实时监测大脑激活状态并调整康复模式。

在核心芯片方面，2019年天津大学与中国电子信息产业集团合作研发了高集成脑-机交互芯片“脑语者”——我国首款完全自主知识产权的BCI专用芯片。该芯片采用高度集成的架构，支持多通道神经信息采集、处理和交互，能够识别头皮脑电中极微弱的神经信号，高效解码用户指令，极大提升脑-机通讯效率。“脑语者”提供了脑电编码接口、采集传输接口、解码专速器等定制化模块，形成完整的嵌入式BCI开发平台，为脑-机交互技术的民用化、便携化、可穿戴化铺平道路。

在天津大学的实验室里，实验员用意念进行隔空打字。 记者宋瑞摄

除了医疗康复，脑-机接口在军事、航天、教育、娱乐等领域也展现出广阔前景。多国已涉足脑控武器原型装备研发，未来可实现“感知即决策、决策即打击”的智能化操控。教育领域，BrainCo公司的Focus系列头环可监测注意力；游戏领域已实现用意念控制电子游戏。科学研究方面，近十年美国在BCI领域论文总数排名第一，中国位列第二。

然而，当前脑-机接口技术仍面临传感精度低、集成计算效率差、编解码能力弱、互适应手段缺等瓶颈。专家指出，需在基础原理、关键技术和系统集成上突破，发展更稳定便携的检测电极、更高精度传感方式，加强专用芯片研发，实现高集成度便携化系统。

随着技术演进，脑-机接口将从单向接口进化到双向交互，最终实现脑-机完全智能融合，构建人-机混合智能网络。但随之而来的伦理问题也不容忽视：侵入式电极是否造成脑损伤？信息错误是否带来伤害？非侵入式的脑电数据滥用是否侵犯隐私？专家强调，使用BCI技术应遵循知情同意、自主性、有利原则，严格限定“读脑”内容和时间，仅用于明确临床用途，并设置治疗时间与方法的严格限制。

首发：12月23日《新华每日电讯》调查·观察

作者：记者翟永冠、宋瑞