2、脑机接口：原理、应用与挑战

脑机接口：原理、应用与挑战

1. 脑机接口简介

脑机接口（BCI），也被称为脑机交互或脑机界面，它为大脑和计算机之间搭建了一座桥梁，无需通过肌肉就能实现与计算机的交互。其工作原理是利用直接附着在大脑上的传感器，将大脑信号传输到计算机。

BCI的优势显著，尤其在医疗领域，它能帮助处于闭锁状态的患者与护理人员进行沟通，还能辅助或增强运动功能，比如控制假肢。即使患者的神经系统受损，基于BCI的设备依然可以正常工作，因为信号是直接从大脑通过BCI设备传输，而非通过神经传递到假肢。近年来，BCI在非医疗领域也有了广泛应用，如身份验证、控制机器人或其他移动设备以及通信等。不过，BCI也面临着一些挑战，比如保护用户隐私和降低硬件成本。

人类自然的交流方式是通过肌肉，如做手势、发声等。而与计算机交互时，通常使用键盘、鼠标等输入设备，这属于人机交互。如果能将大脑的电信号直接传输到计算机，这种交流过程就是脑机接口。

Jonathon R. Wolpaw在1999年给出了BCI的早期定义：脑机接口是一种通信或控制系统，用户的信息或指令不依赖于大脑的正常输出通道，即信息不通过神经和肌肉传递，也无需神经肌肉活动来产生携带信息的活动。后来，他又给出了更近期的定义：BCI是一种测量中枢神经系统（CNS）活动并将其转换为人工输出的系统，这种输出可以替代、恢复、增强、补充或改善自然的CNS输出，从而改变CNS与其外部或内部环境之间的持续交互。

BCI的工作流程包括：首先获取大脑信号，然后提取这些信号的意图，最后将信号转换为BCI应用的指令。

2. BCI的阶段

2.1 信号采集

人类大脑通过电信号与身体其他