一个学生戴上柔软的脑电(EEG)头带,想着"让无人机往前",旋翼飞机便缓缓前移——接着转弯、爬升、旋转,全程来自连续的意念,而非一次点击。没有开颅,没有植入,只是一段多数实验室曾经认为太微弱、用不了的信号。
这正是许敏鹏(Xu Minpeng)一生在做的事。
守着弱信号的研究者
许敏鹏是天津大学 BCI Haihe Laboratory(脑机海河实验室)的研究者。2015 年,他在天津大学拿到生物医学工程博士,其间曾赴加州大学圣迭戈分校(UCSD)做计算神经科学访问学者。他早期的招牌成果不炫:在噪声里找秩序。在一篇 IEEE TBME 封面论文中,他的团队做出一个脑拼写器,能读出约 0.5 微伏的视觉诱发电位——远低于多数系统所需的 2 微伏门槛。重点不在炫技,而在一条原则:非侵入式脑机接口的瓶颈是信号质量,而信号质量是工程问题。
这条原则现在锚定了海河实验室更大的计划,许敏鹏与明东(Ming Dong)一道,做无需开颅的接口。
会反向学习的链路
传统脑机接口是单向的:脑说话、机器解码,用户一累,性能就漂移。许敏鹏团队用一套基于忆阻器神经形态芯片的 dual-loop(双环路)设计对抗漂移。一个环路随脑信号变化更新解码器;另一个把反馈送回,让用户学着更好地控制机器。六小时里,两者共同适应,准确率不降反升约 20%——与传统疲劳曲线相反。
这项与清华大学集成电路学院(吴华强、唐建石团队)合作的工作发表于《自然·电子》(Nature Electronics),并演示为无人机的四自由度(forward–back、left–right、up–down、rotation)连续意念操控。实验室称其为同类首个非侵入式自适应系统。实用前景很直接:双手被占的消防员或巡检员,或是操控辅助设备的患者——无需手术,原则上还能缩成可穿戴。实验室明确,目标不是一次性演示,而是一个品类:免开颅的控制,用于康复、辅助机器人与人机巡检,正是植入风险把脑机挡在车间门外的领域。
为什么非侵入式是中国前线
中国脑机政策明确偏向非侵入式规模化:许敏鹏的师长明东曾主张,能让普通人用上的高性能非侵入式接口——而非人人植入——才能把产业做起来。许敏鹏的协同自适应路线,正是对该领域最难反驳的质疑的直接回应:头皮信号太噪、太不稳,没法实用。他组的回答是:噪声可训练。对中国而言,"十五五"规划把脑机接口(brain–computer interface)列为未来产业,非侵入式规模化既是工程选择,也是政策偏好。
BrainNet(脑机网)首席科学家李锚指出,非侵入式协同自适应接口,正是中国团队当下最具竞争力的方向,因为瓶颈在工程和数据的密度,而非手术风险或植入耐久性。
诚实的局限
性能提升由研究团队及少数报道《自然·电子》论文的媒体给出;那约 20% 的六小时增益是团队实测结果,尚未跨实验室独立复现。非侵入式脑机在信号丰富度上仍落后侵入式记录,长期耐久、日常可靠、规模化临床康复疗效都未证实。"世界首个"是实验室自己的表述。这是一项研究演示,不是已上市产品,走向任何可穿戴或医疗用途的时间表都不确定。
普通人现在能做什么
- 临床与研究者:把《自然·电子》这篇论文与早前的 IEEE TBME 脑拼写器工作,当作天津非侵入式路线的两根锚。
- 患者与家属:关注 BCI Haihe Laboratory 的非侵入式康复与辅助试验,别默认只有植入才是出路。
- 投资者:盯实验室在可穿戴与免持控制上的商业化伙伴,免开颅脑机拥有最宽的可用市场。