（图片来源：摄图网）
近日，天津大学与清华大学合作，开发出国际首个基于忆阻器神经形态器件的「双环路」无创演进脑机接口系统。该系统不仅首次揭示了脑电发展与解码器演化在脑机交互过程中的协同增强效应，还成功实现了人脑对无人机的高效四自由度操控。相关研究成果于2月17日在权威学术期刊《自然·电子》上发表。
研究团队发现，脑电信号中的非平稳特性不仅源于传统观点所认为的背景脑电变异，还与闭环脑机交互引导下的任务脑电演变密切相关。基于这一重要发现，团队创新性地提出了分为“机学习”环路和“脑学习”环路的“双环路脑机协同演进框架”。通过忆阻器神经形态器件，团队构建了全新的脑机接口系统，实现了脑与机之间的协同演进。
在双环路框架下，“机学习”环路中的忆阻器解码器能够灵活适应脑电信号的波动，从而完成解码参数的实时更新。与此同时，“脑学习”环路中的任务相关脑电特征在“决策-反馈”循环的引导下不断正向演化，进一步提升了脑机交互的效率和准确性。
与传统纯数字硬件方案相比，忆阻器新方案归一化解码速度提高了2个数量级(百倍)以上，能耗则降低了3个数量级(千分之一)以下。这些性能的提升为四自由度脑控无人机任务目标的成功实现提供了有力支撑。
在连续6小时的长时程脑机交互实验中，该脑机接口系统展现出了卓越的稳定性和可靠性。实验结果显示，系统的性能不仅没有下降，反而准确率提升了约20%，充分证明了该系统在实际应用中的潜力。
天津大学脑机海河实验室的许敏鹏教授表示：“我们这款系统未来计划拓展到更多便携式或可穿戴脑机接口设备中，服务于消费级、医疗级等各类智能人机交互实用场景。”
自上世纪70年代以来，“脑机接口”技术持续发展。进入21世纪后，随着半导体等电子信息技术的不断进步，脑机接口的落地实现愈发成为可能。应用场景也被无限拓展，涵盖了医疗、军事、娱乐等多个领域。各国纷纷加大投入，希望通过落地应用率先抢占行业技术高地。当前全球脑机接口产业正处于攻坚突破期。
整体来看，尽管脑机接口技术的应用可能性和潜力巨大，但目前脑机接口技术在人体上的应用仍处在临床试验阶段，且还面临着巨大的伦理道德和社会接受度的难题，因此当前不同机构对于脑机接口产业的前景增速预测有较大差异，取均值计算预计到2029年全球脑机接口产业规模将达到76.3亿美元。
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