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475 次顱內植入一片牽著柔軟細絲的小小薄膜，綁住雙手的猴子就能僅用“意念”控制機械臂，抓住“草莓”。這是4月25日亮相2024中關村論壇的一幕。我國科學家自主研發的“北腦二號”，填補了國內高性能侵入式腦機接口技術的空白，并在國際上首次實現獼猴對二維運動光標的靈巧腦控。
這是一片晶圓，上面整齊排布有兩列共計數十個電極。
腦機接口，大腦與外界設備溝通交流的“信息高速公路”，是新一代人機交互與人機混合智能的前沿技術。“簡言之，就是捕捉大腦電信號的微妙變化，解碼大腦意圖，實現‘意念’控制‘動作’，不動手也能隔空操控機器。”北京腦科學與類腦研究所所長羅敏敏說。
“北腦二號”亮相2024中關村論壇
腦機接口的性能，核心在于腦電信號捕捉的清晰度、轉化的精準度。前者靠電極，后者靠算法。
“北腦二號”的高性能，歸功于我國自研的3個核心組件：高通量柔性微絲電極、千通道高速神經電信號采集設備兩個硬件，以及基于前饋控制策略的生成式神經解碼算法。
電極，相當于一個“傳感器”。植入腦內，“讀取”腦電信號，其性能決定著捕捉腦信號的數量與質量。
據相關負責人李園介紹，“北腦二號”采用的柔性材料生物相容性高、無細胞毒性，能在電極絲上做出大量觸點，通道數高，信號捕捉能力強。
近距離觀察，這個電極又小又薄，牽出的電極絲直徑只有頭發絲的十分之一到百分之一，絲上布滿大量觸點，需在顯微鏡下才能看清。這一設計能極大降低對腦組織的損害，延長捕捉腦電信號的時間。
“它的有效通道數、長期穩定性，均達國際領先水平。不同于硬質電極，柔性微絲電極植入獼猴腦內一年后，仍能精確采集到腦電信號。”李園說。
算法，相當于一個“翻譯官”，把大腦意圖精準解析出來。“北腦二號”應用的算法是國內自研，能在大腦皮層神經活動與運動參數之間建立精確映射。
“腦機接口比拼的是安全、穩定、有效，這是一個系統性工程。”羅敏敏說，腦機接口鏈路長，涉及電極、芯片、算法、軟件、材料等多環節，關鍵技術有待進一步突破。
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