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文\图 本报驻京记者 谢绮珊
只需动用意念，不需任何肢体动作就可以完成一场绿茵场上的足球对抗战——这似乎是科幻小说、电影或神话里才有的一幕，昨天出现在清华大学医学院人环楼117，专家们通过“脑机接口”系统实现了用思维控制机器狗踢足球。意念移物”在我国已经变成了现实，而且技术水平处于领先地位。
昨天下午，在清华大学神经工程研究所的实验室里，两只分别是“前锋”和“守门员”的机器狗在2米多长的地毯上展开了一场激烈的“足球赛”，只见“前锋”渐渐绕过障碍物，步步进逼，灵活地躲过“守门员”的堵截，成功将球踢进球门。而这只机器狗的所有动作竟然是由两名学生通过自己的脑电波来遥控的，学生只要通过想象，大脑发出“前、后、左、右”的指令，就可以轻松自如地控制机器狗。学生们之所以能够实现用“思维”让机器狗踢足球，就是因为清华大学近日研制成功的“脑机接口”系统，它由貌似泳帽的电极帽、一个脑电波放大器和一台计算机信息处理器三部分组成。
用大脑控制电话拨号
不仅如此，“脑机接口”系统还可以做脑控电话拨号，甚至可以控制同学们刚从寝室带过来的台灯、风扇和收音机等家电的开关。一名学生戴上电极帽为记者做了演示，他前面摆放着一个特殊的电话拨号屏幕，上面有0到9的数字键，还有两个字母“B”和“C”，记者将自己的手机号告诉他，他目视屏幕，一个个数字被分别“拨”了出来，大约经过一分钟的时间，他便通过自己的思维将手机拨通了，整个过程没有肢体操作。而台灯、风扇和收音机也分别在思维的命令之下，随意地开关。据负责人洪波副教授介绍，每个人只要经过十分钟的训练，集中精神，就可以做同样的操作。
1999年他们在国际上较早研制成功了解读视觉脑区信号的“脑机接口”系统，并创造了每分钟60比特的最高通讯速度，即每分钟可以用脑电波向计算机中输入18个数字，也就是说可以在一分钟内用脑电波轻松拨出一个手机号码，而国际上同类系统的速度一般在25比特左右。
研究所高上凯教授说，“脑机接口”神奇的地方，就在于能够在大脑和外界设备间建立起直接沟通的渠道，不需要通过外周的神经肌肉去完成，从大脑获取命令，直接控制设备。大脑是分区的，分别管视觉、听觉、触觉、运动等。在信息传递的过程当中，大脑会产生一种生物电，电极帽采集这次脑电波，就可以知道人到底想做什么。两名控制机器狗的同学发出脑电波信号，被电极帽提取，由计算机信息处理器解读，就变成控制命令。
能够为特殊人群造福
高教授说，做“脑机接口”系统的最直接起因就是给有运动障碍的残疾人创造一个新的沟通渠道，让他们通过这样的系统用自己的思维直接操控轮椅、假肢，甚至使用计算机。人的肌肉需要靠神经元发指挥命令才能运动，如霍金得的运动神经元疾病，是慢慢地侵害运动肌肉，2002年前，霍金还可以用三只手指控制计算机与人沟通，但2004年开始，他连手指也不能动，只能靠眼球和稍微咧嘴与计算机交流，最后可能连眼球都动不了，如果要与外界交流的话，就剩下“脑机接口”这个通道了。
高教授说，“脑机接口”技术可使全球大量有特殊需要的人受益，包括1600万名脑瘫患者、脑疾病造成的功能退化者和至少500万脊椎神经伤者，以及1000万名因脑干中风而四肢瘫痪者。康复性的治疗对遭遇中风、车祸的人非常重要，以前训练的机器也有，但都是被动训练，病人没有主动参与的意识，训练效果相对比较差，现在通过“脑机接口”系统，患者自己大脑发出命令带动机器，拉动训练的身体部位，对神经系统的康复有很强的刺激作用，能够更多地帮助患者恢复。
“这套系统还可以治疗抑郁症，缓解压力，因为人在放松的状态下脑电波有一种节率，如果这种节率非常强，说明你的放松状态非常彻底，一个人每天有一段时间能够彻底放松，会觉得精神很好，这套系统可以将信息反馈给人，使人控制自己的情绪。”
国际上处于领先水平
“美国科学家曾预测，21世纪将有10项重大技术会改变世界，其中，第一项就是‘脑机接口’。前几年如果说用思想控制什么事物，大家都会觉得是天方夜谭，这几年如果还这么讲，那就是不了解现实了。”高教授说。
她说，近几年神经科学和工程手段进步都非常快，清华研制出的该系统在信息处理的准确率上领先国际水平。近年清华大学在国际上的“脑机接口”系统的竞赛中多次名列前茅，2005年国际“脑机接口”系统竞赛中，有49个研究小组参加，清华大学获得了多项第一。
“脑机接口”的应用还包括“机”控制“脑”，如将一个可产生刺激电流的装置放在一只老鼠头上，老鼠完全在机器的掌控之下，指挥老鼠的动向，这适应于动物侦探、航天航空、矿难地震救险。
对人体没有副作用
记者：“脑机接口”系统是否对人有副作用？
高上凯：“脑机接口”是无创的，只需要把电极贴到头皮上，也不需要剃掉头发，与做心电图的道理是一样的，对人是不会有任何创伤的，因为只是测量人的微小信号，在一定程度上把人的想法解读出来，而不是对人施加任何的能量。
记者：信号会不会很难把握？
高上凯：也有人在做有创的方法，采用植入式电极，信号确实非常明确，但有创伤的事情毕竟不是一个好事。有创方法就像听独奏，而无创方法就像听交响乐，要经过好几层脑结构才能传到外界，信号模糊、微弱，相当于一节干电池的百万分之一，确实很困难，但我们这个系统正确率还是比较高的。
记者：下一步的研究方向是什么？
高上凯：希望能做得更加稳定，可以真正运用于患者的康复训练，并运用于脑科学研究，帮助神经科学家了解人脑到底如何处理外界信息。
记者：这套设备需要多少钱？
高上凯：不包括电脑，大概需要五六千元，批量生产会大幅降低成本。如果国内残疾人医疗体制能够解决，作为标准化的医疗器械，它将有很好的前景。 |
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