街头卖艺的残疾人可以用机械臂自如地弹吉他，只有大脑保存完好的女主角阿丽塔，在安装了机械肢体后幸运重生，并且在新的生活与战斗中找回失去的记忆。

《阿丽塔：战斗天使》电影海报，图片来源于网络

这是最近上线的科幻电影《阿丽塔：战斗天使》中的情节，这部电影呈现了一个人机融合极为普遍的未来世界。其中最引人注目的科技展现，莫过于脑机接口技术的纯熟应用了。影片中形形色色的半机械人，都离不开脑机接口的支撑。

影视片段：阿丽塔控制义体

其实，脑机接口技术早已不属于纯科幻。尽管离《阿丽塔：战斗天使》中描绘的发展程度还相差甚远，但现实生活中的脑机交互技术已开始进入研发应用。

早在科大讯飞2017年度发布会上，脑电波控制家居的演示一出即技惊四座

脑电波控制家居现场演示视频

那么，这项能让你连脚趾头都不用动
就可以开关电器的脑电波控制技术
究竟是怎么实现的呢？

1. 脑机交互是？

脑机交互并不难理解，指的是大脑和计算机之间直接的、不依赖于正常神经肌肉组织的交互。脑机交互在一开始更加强调载体，而现在我们更关注的则是人脑和机器双向交互。

脑机交互的系统包含信号采集模块、信号分析处理模块和应用模块。

信号采集是通过各种物理学原理将脑神经活动释放的电信号采集并实时传递出来，需要有采集人脑电的设备，比如在科大讯飞2017年度发布会上，演示人员就穿上了一套定制设备。信号采集既可以是人类头皮的脑电，也可以是把电极植入大脑里进行采集。（听起来就一阵头疼）

脑电波控制家居演示现场

信号分析处理模块则综合运用各类信号处理与机器学习的算法，从神经信号中提取特定思维活动的关键特征，并且实时识别人的不同思维活动状态。

应用模块将识别到的人的思维活动状态翻译成机器能听懂的指令，最后来控制外部的设备。设备既可以是电脑、残疾人的康复设备，也可以是轮椅和汽车。

下面的图就是一种可用于实现脑机交互的脑电信号（EEG）波形图。简单来说，脑机交互就是对采集的脑电信号进行处理，得到控制命令，实现对外部设备的控制；同时，控制的效果也将反馈给控制者，控制者根据反馈来调整控制策略，提高控制性能。

EEG波形图

2. 脑机交互目前发展到？

脑科学是全世界关注的重点，美国、欧盟、日本都有脑计划，中国也正在进行相关计划的研究。

这些年来，脑机交互的发展也非常迅速。上面说到脑电波的采集分为头皮脑电和电极植入，两者也被称为非侵入和侵入式。近年来，非侵入式与侵入式脑机交互技术都在逐步发展和提高，其他多种智能技术也和脑机交互技术整合得越来越好，在一些领域的应用已经有了明显成效。看来未来，脑机交互技术也会为我们的生活创造出更多意想不到的可能哦~

3. 脑机交互可以用在？

提起脑电波控制、脑机交互，很多人第一个想到的是意念控制。比如大脑里想一想，物体就移动了，美味就出现了，风景就变换了，人生都有了不一样的色彩。

当然上面的内容是不存在的了～实际上，脑机交互研究在现实中已经有了一些临床应用。

比如对于意识障碍的病人来说，他们的大脑严重瘫痪，而且和外界没有交流通道，无法沟通，所以也导致医生诊断困难重重，误诊率很高。脑机交互在此时就可以大展身手，帮助进行这些病人的意识检测和辅助诊断。

通过让这些病人做辨认、比较数字和加减法心算的训练，既可以判断病人还有没有意识、进行算数，也可以通过反复的训练来提供他们的康复效果；而通过一些视听觉的测试，医生则可以从脑电波中检测病人的反应。最重要的是通过实验对比，进行脑机交互的病人比不进行的病人在临床评估分数和未来康复效果上，都明显要更好。

脑机协同控制智能轮椅系统

还有从颈椎以下全部瘫痪的脊髓损伤病人，脑机交互可以应用开发一些辅助生活的设备，比如脑控轮椅，或是把轮椅与护理床、电视机、空调、电灯一起控制，目前来看效果都挺好。

4. 脑机交互的未来是？

用脑电波控制收快递可能一时还实现不了，但可以确定的是，脑机交互在未来能帮助残障人士与老年人进行神经功能的辅助和康复。比如，在2014年的巴西世界杯上，因脊髓受损导致完全瘫痪的巴西男子Juliano，穿着外骨骼通过脑机交互完成了开球的动作。对于有认知和精神障碍患者，脑机交互也可以帮助他们更好地进行康复训练。

2014年巴西世界杯上Juliano穿着外骨骼通过脑机交互完成了开球的动作

除此之外，在公共安全、游戏娱乐、社交沟通等方面，脑机交互还可以帮助人们更好地工作、与外界交流。

在2017年Facebook的年度开发者大会上，脑电波打字也秀了一把。虽然演示的女士每分钟只输入了8个字，但相关研究人员表示，脑电波打字的目标是在未来实现比键盘打字速度快5倍，并希望解码脑电波中的语义信息，最终实现不同语种人群之间的直接交流。

2017年Facebook年度开发者大会上脑电波打字演示

到了那个时候，出国游岂不是和去家门口的小镇走一趟那么简单～

5. 讯飞的脑电波控制背后的奥秘是？

话说回来，科大讯飞2017年度发布会上的脑电波控制家居演示一出，也有不少人质疑真假和背后的奥秘。实际上，讯飞AI研究院相关研究人员表示，像发布会上这种关闭空调的离散控制命令，对于现在的脑机接口技术来说已经不是什么难题了。

那么难点在于哪里呢？快速连续输出命令以及命令同步。打个比方，我明明不想关闭电灯，却错误输出了这条指令，让灯打开了。可以看到，脑机交互在医疗方面的应用已经不少，而讯飞发布会上的这场精彩呈现，则为脑电波在正常人生活场景中的应用打开了一扇新的大门。

硅谷狂人埃隆·马斯克（Elon Musk）在PayPal、Tesla和SpaceX之后，毅然进军脑机接口领域，成立了新公司Neuralink。这位天才的野心包括开发能够帮助连接大脑与机器，治疗脑损伤、老年记忆衰退的设备，以及A.I.与人的共生共融。

在多个巨头布控脑机交互的同时，科大讯飞的身影也将逐渐在纷繁的迷雾中找到属于自己的路。脑机接口是一门综合性非常强的技术，涉及众多技术领域，但其中最重要的方面正是脑科学研究。近年来，科大讯飞一直在频频布局与脑科学相关的研发工作，成立了一系列研究机构：

● 与华南理工大学成立了“华南理工大学·科大讯飞脑机协同混合智能技术及应用联合实验室”，
● 与同济大学合作推进“脑智同飞”联合研究中心，
● 与北京师范大学共同合作发布“讯飞教育脑计划”，
● 在上海成立了科大讯飞（上海）人工智能及脑科学研究院等。

脑电波控制家居正是华南理工大学与讯飞联合实验室点亮的第一盏明灯。未来，科大讯飞在脑科学相关领域还会有怎样的光亮闪烁，让我们一起期待吧！