什么是脑机接口 (BCI)？- 依靠人脑和计算机的双向学习

脑机接口的核心价值：没有行动的交流。人无需移动身体的任何部位，就可以通过大脑的意志与外界交流，甚至控制周围的物体。

什么是脑机接口？
脑机接口利用脑波电信号在人与机器之间进行通信，让患者可以控制电动设备，如轮椅或机械臂等可用于抓取物体的设备。用户目视观察周围环境后，将注意力集中在要执行的动作上，生成的脑电图（EEG）由放置在头部表面的非侵入式电极贴片接收，然后传输到计算机软件。计算机处理生成的 EEG 信号，提取接收到的信息，对其进行解码，并对对象执行所需的操作。脑机接口为肢体残障人士提供了一种用意念控制计算机的方式，取代了键盘、鼠标、语音输入方式，

脑机接口是如何工作的？
脑机接口技术可以直接检测大脑的活动，包括注意力、思考、压力等，有很多潜在的好处，但也有被滥用的风险。软件可以调节光源，播放舒缓压力的音乐，但想象一下监督员工注意力的主管，甚至可以用大脑指令来控制员工的压力水平。

用大脑直接控制计算机和机器是使用脑机接口的一个例子。脑机接口测量大脑活动，提取特定活动的特征，并将这些特征转化为数字输出信号，替代、恢复、增强、补充或改善人体功能。这样做的好处是免除了大多数交互界面对视觉、听觉等感官接收和身体参与的要求，让更多的残障人士无负担地参与到他们的使用中。BCI的更多功能还处于试验开发阶段，但目前主要应用是替代失去的功能，如通讯、移动等。

近年来，脑机接口的相关研究主要集中在信号的采集，以及信号的处理和计算等方面。脑电图信号由附在头皮上的无线干电极收集。与在手术过程中收集信息的大脑皮层连接相比，外部干电极具有侵入性低、操作程序简单的优点。研究已经产生了识别 EEG 信号并提取其特征、减少噪声干扰、调整控制设备的动作并提高可靠性的算法。

由于测得的脑电信号是多个神经元放电叠加的结果，研究人员必须分析用户大脑在执行不同任务时的脑电波特征，找到有助于解读用户意图的线索。其中，视觉诱发电位（VEP）和事件相关电位（ERP）暗示许多脑电波特征与大脑活动和功能有关。独立分量分析可以有效分离由眨眼和背景电磁干扰产生的肌电信号（EMG）。随着机器学习技术的发展，能够识别关键脑电波形的算法可以更准确地分析脑电信号，理解用户的意愿。

脑机接口的三要素：信号采集、特征提取、翻译算法。

脑机接口的应用：
协助因受伤或疾病而丧失身体机能，协助沟通或更换轮椅操作。

恢复身体机能。如刺激瘫痪病人的肌肉和神经，使膀胱功能恢复。

改善身体机能。比如中风病人的康复。

增加心理功能。例如通过检测学生的大脑活动和监测他们的精神状态来检测压力或改善学生注意力不集中的情况。

作为脑功能的研究工具。

脑机接口应用的行业包括健康和神经反馈的通信和控制、辅助技术和家庭控制、安全和保护、娱乐和游戏、金融、科学研究等。预计随着这项技术的发展，除了提升IT产业的价值外，它还可以帮助改善和提升医疗保健服务。