我国脑机接口取得新突破 实现高效四自由度操控

摘要： 天津大学脑机海河实验室和清华大学集成电路学院合作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。研究团队揭示了大脑电信号与解码器在交互过程中如何进一步协同增强的奥...

天津大学脑机海河实验室和清华大学集成电路学院合作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。研究团队揭示了大脑电信号与解码器在交互过程中如何进一步协同增强的奥秘，并成功实现了人脑对无人机的高效四自由度操控。相关研究成果已发表在国际学术期刊《自然·电子》上。

研究中，团队首次提出“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。在这一框架下，“机学习”环路中的忆阻器解码器通过适应脑电信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征在“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了硬件化部署，将脑电信号的多步计算过程优化为单步计算。

相比于传统纯数字硬件方案，“双环路”脑机接口系统具有更高的精度、更低的能耗，并能处理更复杂的任务。例如，传统无创脑机接口技术通常只能控制无人机进行简单的二自由度飞行，而研究团队开发的“双环路”脑机接口系统可以支持无人机完成上下、左右、前后、旋转四自由度的任务目标。