腦機(jī)接口（BCI），有時被稱為神經(jīng)控制接口（NCI）、心-機(jī)界面（MMI）、直接神經(jīng)接口（DNI）、腦機(jī)接口（BMI）是之間的直接通信路徑增強(qiáng)或有線的大腦以及外部設(shè)備。BCI與神經(jīng)調(diào)節(jié)的不同之處在于BCI 允許雙向信息流。BCI通常旨在研究、繪制、協(xié)助、增強(qiáng)或修復(fù)人類的認(rèn)知或感覺運動功能。

BCI的研究始于1970年代，是在美國國家科學(xué)基金會的資助下于加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）進(jìn)行的，隨后是DARPA的一項合同。在這項研究之后發(fā)表的論文也標(biāo)志著腦-計算機(jī)接口表達(dá)在科學(xué)文獻(xiàn)中的首次出現(xiàn)。

一、腦機(jī)接口的工作原理

腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface, BCI）技術(shù)通過直接連接大腦與外部設(shè)備，實現(xiàn)大腦與計算機(jī)或其他電子設(shè)備之間的信息交換。其工作原理主要包括以下幾個步驟：

1. 信號采集

電極植入或穿戴：通過侵入式（如植入電極）或非侵入式（如EEG頭戴設(shè)備）方法采集大腦活動信號。

信號類型：采集的信號包括電信號（如EEG、ECoG）、磁信號（如MEG）或血氧水平變化（如fMRI）。

2. 信號處理

放大與濾波：對采集到的微弱信號進(jìn)行放大和濾波，去除噪聲。

特征提?。和ㄟ^算法提取與特定思維或意圖相關(guān)的特征，如特定頻率的腦電波。

3. 信號解碼

模式識別：使用機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)算法將提取的特征轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可理解的指令。

意圖識別：根據(jù)信號特征識別用戶的意圖，如移動光標(biāo)或控制假肢。

4. 執(zhí)行指令

設(shè)備控制：將解碼后的指令發(fā)送給外部設(shè)備，執(zhí)行相應(yīng)操作，如控制輪椅、打字或操作機(jī)械臂。

5. 反饋

閉環(huán)系統(tǒng)：部分BCI系統(tǒng)提供實時反饋，幫助用戶調(diào)整意圖，提升控制精度。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

醫(yī)療：幫助癱瘓患者恢復(fù)部分功能，控制假肢或輪椅。

游戲與娛樂：通過思維控制游戲角色或虛擬現(xiàn)實設(shè)備。

軍事：用于控制無人機(jī)或其他設(shè)備。

研究：用于神經(jīng)科學(xué)研究，探索大腦功能。

三、挑戰(zhàn)

信號質(zhì)量：非侵入式信號較弱，侵入式存在手術(shù)風(fēng)險。

解碼精度：準(zhǔn)確解碼復(fù)雜意圖仍需改進(jìn)。

倫理與隱私：涉及隱私和倫理問題，需謹(jǐn)慎處理。

腦機(jī)接口技術(shù)通過采集、處理和解碼大腦信號，實現(xiàn)大腦與外部設(shè)備的直接交互，盡管面臨挑戰(zhàn)，但在醫(yī)療、娛樂等領(lǐng)域具有廣闊前景。腦機(jī)接口技術(shù)的工作流程包括信號獲取、信號處理和指令執(zhí)行三個主要環(huán)節(jié)。這種技術(shù)為醫(yī)學(xué)治療、人機(jī)交互和神經(jīng)科學(xué)研究等領(lǐng)域帶來了廣闊的應(yīng)用前景。然而，也需要注意其潛在的風(fēng)險和挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)隱私、身體安全、心理健康和道德問題等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的拓展，腦機(jī)接口有望在未來發(fā)揮更加重要的作用。