新突破！中国脑机接口双环路问世
来源：倍可亲(backchina.com)
天津大学和北京清华大学联合开发出一款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，精度更高、能耗更低。图为示意图。 （新华社）
《科技日报》报导，天津大学脑机海河实验室和清华大学集成电路学院联合，开发出一款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，精度更高、能耗更低。同时，团队还首次揭示了大脑电讯号与解码器在交互过程中如何进一步协同增强的奥祕，并成功实现了人脑对无人机的高效4自由度操控。相关成果刊发在国际学术期刊《自然‧电子》上。
脑机接口能实现大脑与机器直接讯息交流，促进生物智能与机器智能融合，被公认是新一代人机交互和人机溷合智能的核心技术。如何通过脑机之间的讯息交互实现「互学习」，进而促进脑机智能的协同演进，是突破脑机性能瓶颈的重点和难点。
天津大学脑机海河实验室许敏鹏教授说，「但目前脑机交互过程中大脑与机器的动态耦合机制尚未釐清，导致脑机之间的长时程互适应能力较弱，工作性能随时间下降严重。」
研究团队发现，脑电讯号中的非平稳特性不仅来源于传统观点认为的背景脑电变异，而且与闭环脑机交互引导下的任务脑电演变密切相关。基于这一发现，团队首次提出了「双环路脑机协同演进框架」，并通过忆阻器神经形态器件构建了全新的脑机接口系统。
在双环路框架下，「机学习」环路中的忆阻器解码器通过适应脑电讯号波动完成解码参数更新，「脑学习」环路中的任务相关脑电特徵在「决策-反馈」循环的引导下不断正向演化。相关算法基于128kb规模的忆阻器神经形态器件实现硬体化部署，将脑电讯号的多步计算过程优化为单步计算。
「相较于传统纯数位硬体方案，『双环路』脑机接口系统精度更高、能耗更低、能处理更复杂任务。像效率提高2个数量级（百倍）以上，能耗降低3个数量级（千分之一）以下。」许敏鹏举例，传统无创脑机接口技术通常只能控制无人机进行简单的2自由度飞行，研究团队开发的「双环路」脑机接口系统可高效支撑无人机完成上下、左右、前后、旋转4自由度任务目标。（更多精彩内容请下载《翻爆》APP）
