【脑客中国】尧德中：脑-器交互学-概念与实例

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我在这儿给大家分享一下脑-器交互学科领域里的简单认识，我主要简单介绍一下概念，也会举一些相关的例子。我准备从这四个方面介绍：脑-器交互的概念；脑-器官交互；脑-器械交互以及脑-器融合。

脑-运动器官交互举例

首先看个例子，我们人和动物在运动起来的时候是非常非常协调的。为什么能做到这一点呢？就是因为我们的大脑、我们的器官有一个非常完美的信息交互与沟通系统。

那么当然，从科学的角度去看，那是因为我们体内有一个精致的闭环的感觉运动系统，从大脑到小脑，到肌肉，到关节，最后到肌梭，运动过程中，信息实时反馈，各司其职，才能协调的完成一项运动。这是一个典型的脑和生命器官交互的一个例子。

脑-机械手运动举例

科学发展是十分迅速的，到今天，我们希望能够发展出脑与脑外器官（如机械手）交互的工具。这个是19年国外发表的一个文章。可以看到，这就是用脑电控制机械手运动的场景，机械手可以跟踪屏幕中的白色球点运动。在去年，很多人转发过这个视频，这也是因为这个实验很有影响力。但是，如果把这个和现实中的人或动物运动行为比较的话，当然是微不足道了。

脑-听觉系统举例

我们再看一个脑与听觉系统相关的例子。我们经常说“眼观六路，耳听八方”。我们之所以可以做到“耳听八方”，在生物进化过程中归结于两种生物反馈机制。

比如说我们现实生活中有很多人的耳朵是可以运动的，其实调节耳朵运动，就可以调节声音输入的方向，这种机制类似于转动天线就可以接受不同的信号，而我们就是通过这种机制来聚焦目标声音。

第二个就是信息处理。我们听到的信息怎么进行处理呢？举个简单的例子，在鸡尾酒会里面，环境氛围是比较差的，噪声非常大，但是我们仍然可以听到想听到的声音内容。这是因为我们大脑里面有非常强大的信息处理机制，可以从噪音背景中筛选提取我们的目标内容。

我们体内有一个非常精致的（闭环的）听觉系统。这是一套非常复杂的信息处理系统，我们暂时就不深入分享了。

当然我们现在也想做一个脑与器官交互来替代听觉系统的工具，也就是“脑—人工耳蜗交互”。在全球，人工耳蜗已经帮助很多听力受损的人。但是目前的人工耳蜗与传统进化意义上的人工耳蜗相比，差别依然很大，也有很多的不足。比如说，有些人是不能装人工耳蜗的，癫痫患者，精神病，听神经损伤等群体，也有一部分人装了人工耳蜗，但是由于无法与大脑很好的结合，效果是不显著的。

脑-器交互案例启示

从这些例子我们可以看出，首先在人类长期进化中，“脑与生命器官交互”的存在是有很大意义的，而“脑与非生命器械”之间的交互是对未来文明和科技进步的探索。在古代，“器”字代表着“器械”“器官”，而在英文单词“Apparatus”也可以表达“器械”“器官”等事物，这可能是中西方文化的巧合，也可能是人类认知发展的一致性。

基于这样的背景下，我们提出了“脑器交互”的概念，英文叫做“Brain-Apparatus-Conversation（BAC）”。

在座的很多人可能对脑器结合是感兴趣的，关于脑机接口最早的文章是1973年Vidal发表的，就是用Apparatus作为外界设备进行康复训练以及宇宙探索，这个词也经常用于通讯领域。

也就是说“器”这个词，在国内外都是不陌生的。

脑机接口概念

“脑机接口”这个概念很早就出现了，但是我们觉得有些狭隘，因此把它拓宽成“脑器交互”的范围。

最近我们写了一篇文章，我们将“脑器交互”做了一个系统的介绍。大家感兴趣的可以下载看看。为了方便大家理解，我们也在百度百科上面补充了这个词条。脑器交互涉及脑认知、脑疾病、混合智能的多学科且包容性非常强的一个领域。

我们把脑器交互(Brain apparatus conversations，BAC)定义成大脑与非生物器械和生物器官或系统之间的单向或双向通信。脑-器交互学(Bacomics)，是一个覆盖多类脑-器交互问题的新兴交叉学科。脑器交互学不仅仅是整合了之前认为不相关的多个领域，而且为大脑的研究、开发和保护打开了一扇新的大门，展示了更为广阔的空间，相关的原理则为BAC的各种实现及其优化提供了基本的理论框架，其面临的挑战和孕育的机遇则期待有更多的参与和发展。

如果我们把“脑器交互”当成一个学科的话，按照与生物器官与非生物器官的交互应该分为三类。第一个部分就是，脑与计算机等器械的交互，第二个就是脑与生物器官的交互（BCI），第三个是前两部分的融合（BOC），是关于脑与器官/器械交互的融合（BAC）。

下面介绍几个我们课题组做的相关的例子。

第一个是“脑器交互”，脑与计算机或者器械的交互，也就说我们通常说的“脑机接口（BCI）”。

关于脑机接口的框架，大家已经非常清楚了。最典型的“脑机接口”就是用脑电采集脑信号，将信号采集后提交给计算机，来实现信号的处理与呈现。

现在的BCI包含着五大任务，第一个是替代我们传统通过肌肉运动来实现的功能，第二个是恢复感觉等功能，第三个是作为人类辅助工具，比如人长时间驾驶后十分疲劳，可通过“脑器交互”提醒司机休息。第四个可以辅助人类完成无法完成或者较难完成的事情，第五个是增强我们的身体功能，比如通过BCI帮助患者进行康复训练。当然目前的分类并不是绝对的。

注：上述内容在征得尧德中老师同意后，在不改变原意的情况下进行的部分文字整理。观看完整视频内容请扫描下方二维码。

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