前沿脑机交互技术走出实验室 西安交大团队助推人机“双向奔赴”

意念控制？没错！只需将设备戴在头上，就能读取脑电波，操控无人机起飞、让机器人工作，甚至在电脑上写字。这一切，正在西安交大徐光华教授团队的实验室真实发生。近日，记者走近该团队，探访其突破脑机接口技术壁垒，实现从“信号解码”到“意图交互”的惊人飞跃。最前沿的脑机交互技术正在走出实验室，勾画着人机交互的未来图景。

意念控制机器人来了

AR/VR、运动想象、脑控虚拟现实游戏、脑机接口-人工智能……这些未来感满满的词汇，在现实中具象化是什么样子？

8月27日上午，在西安交通大学第一附属医院（以下简称交大一附院）陆港院区神经内科，患者刘先生在医护人员的指导下佩戴好脑电采集头环、软体康复手套等设备，通过“意念”触发脑电信号，驱动软体手套带动患者的手进行抓握与伸展动作，配合电脑屏幕显示的“抓蝴蝶”“煎鸡蛋”等场景，进行手功能康复训练。

这是脑机接口手功能康复训练系统的使用场景，研发产品就来自脑机接口及康复机器人专家、西安交大机械工程学院医工交叉研究所所长徐光华教授团队孵化的西安臻泰智能科技有限公司（以下简称臻泰智能）。

“脑机接口手功能康复训练系统，通过融合脑机接口（BCI）、虚拟现实（VR）和机器人控制技术，构建‘意念-动作-反馈’的闭环康复体系。在此过程中，使用者脑区激活程度与动作完成精准度均达到预期目标。”西安臻泰智能科技有限公司创始人兼CEO王浩冲告诉记者，这套脑机接口手功能康复训练系统，采用非侵入式柔性电极精准捕捉患者运动皮层脑电信号，结合自主研发的多模态自适应算法，实现1秒内响应、90%以上准确率的实时解码，驱动患者佩戴的仿生手套完成抓握、伸展等精细动作；“抓蝴蝶”“煎鸡蛋”等VR场景提供视觉、触觉多模态反馈，有助于激活患者中枢神经与外周肌肉的双向重塑回路，显著提升康复效率。

“佩戴好无线脑电采集头环，就可以对着屏幕集中‘意念’开始康复训练了。”现场，王浩冲和另一名工作人员演示了这套系统的使用。“在系统设定的场景中，集中精力‘想’自己在抓蝴蝶，特制的仿生手套就会带动我的手做出相应动作。”王浩冲说，脑机接口技术将康复从“肢体驱动”升级为“脑控驱动”，让患者从被动接受者变为主动参与者。

“徐光华教授是我的研究生导师，在学术上给了我极大支持，带领我参与了国家863计划的脑机接口康复机器人研究项目，为我后来决定进入脑机接口领域创业打下了坚实的基础。”王浩冲说，目前他们的产品已进驻200多家医院，服务患者超过10万人。

AI动作解析读懂婴儿大脑

8月28日上午，陕西省安康市平利县“宝妈”刘女士，用手机对着3个月大的宝宝拍了一段5分钟的视频，并上传到相应小程序。很快，她就收到了一份婴幼儿脑功能发育筛查报告：“全身运动评估结果为正常不安运动，脑发育情况良好。”这份由“AI+专业评估师”共同出具的报告，让她悬着的心放了下来。

刘女士的这次便捷问诊，得益于今年6月份落地平利县人民医院的一项“婴幼儿全身运动（GMs）质量评估系统”，这套系统同样由徐光华教授团队研发。家长不仅可以去医院就诊做专家评估，还可以居家用手机拍一段婴幼儿视频，也能为孩子做脑发育异常的早期筛查。

据专家介绍，随着围生医学技术的进步，早产儿、低出生体重儿等高危新生儿的存活率显著提升，但小儿脑性瘫痪等中枢神经系统疾病的患病率也随之升高。因此，早期脑部筛查尤为重要。“脑性瘫痪主要表现为运动障碍和姿势的异常。一旦发生脑性瘫痪，会给孩子、家庭和社会都带来沉重的负担和痛苦。”交大一附院儿科主任周熙惠说，脑瘫治疗的黄金原则是“早发现、早诊断、早干预”，婴幼儿大脑具有显著可塑性，有效干预可最大程度改善预后。但传统诊断检查存在一定的局限，许多患儿因未能早期识别，错过最佳干预时机。

临床痛点是徐光华团队科研攻关的原点。2022年婴儿脑瘫早筛技术与系统研发项目，入选交大一附院国家医学中心九大“揭榜挂帅”榜单，同年11月，该院儿科与徐光华教授团队联手，基于AI计算机视觉体感技术的应用，研发婴儿脑瘫超早期自发运动体感辅助诊断系统。其间，团队突破了基于脑机交互技术的婴幼儿脑功能发育检测与调控康复技术，国际首创0-5月内全阶段深度学习智能脑瘫体感筛查辅助评估技术，构建了医院与家庭结合的婴幼儿早期视频体感评估与筛查网络，一举填补了该领域空白。

9月1日上午，在交大一附院儿科，几名新生儿在自然玩耍状态中，医护人员拍摄了一段视频，上传到婴幼儿全身运动（GMs）质量评估系统，AI系统自动分析研判后，生成初步筛查报告。专业评估师陈会将所有视频反复观看后，结合AI给出的报告出具正式报告，形成“双保险”。“目前系统已完成超7000例临床测试，准确率超90%，敏感度92%，实现医院、家庭对婴幼儿自发运动的网络信息采集和辅助诊断。”陈会说，为婴幼儿出生后大脑发育“黄金期”保驾护航，这套系统的临床测试成绩优异。

“脑瘫筛查只是起点，这项技术有望拓展至自闭症等脑疾病早期诊断等领域。在AI的助力下实现远程评估与指导，让优质医疗资源覆盖更大的群体。”徐光华说。

脑机交互技术应用不断突破

从脑机接口到脑机交互，一项项炫酷的黑科技从哪里诞生？8月底，记者走进中国西部科技创新港徐光华团队的实验室，探访该团队研发出的“宝藏”科研成果：会自动跟随主人并看懂手势的机器狗、意念操控在电脑上打字、意念操控无人机飞行……仿佛科幻空间一般，实验室的未来感拉满。

脑控就是传说中的“意念控制”，“脑机交互”何以支撑“意念控制”？徐光华说，人脑拥有超过100亿个神经元，每个神经元通过数百甚至上千个神经突触和其他神经元相连接。人脑在思维活动中，相应的神经元和细胞工作会产生电信号的改变，这些神奇的脑电波信号被有效收集后，为脑机交互技术的应用，即“意念控制”提供了技术支撑。

脑机接口侧重于建立大脑与外部设备之间的“单向通信”通路，而脑机交互则更强调大脑中枢、外周神经与肢体等的“神经系统多模态闭环协同控制”。徐光华表示，这是一个从“意念通讯”到“神经调控”的演进过程，背后是漫长的研发之路。

2000年，脑机接口刚刚兴起。“我们团队从脑电切入，以脑机接口技术为核心发展方向，开始医工交叉研究的全新探索。初期重点进行基本诱发范式、基本算法等基础工作。2010年后，逐步将脑机接口技术往应用落地方面延伸。2013年就完成了脑控轮椅的产品化。”徐光华说，团队以脑机交互技术创新为支撑，重点研发老龄化脑损伤康复与儿童脑发育诊疗技术与医疗产品。其中，在老龄化脑损伤康复领域，开发全周期脑控康复系列产品：主被动协同下肢康复机器人、脑控康复下肢外骨骼、多模式上肢康复机器人、精细手功能康复外骨骼与基于步态分析的脑损伤康复评估系统；针对运动与交互失能人群，研发了可灵活操控的脑控轮椅与脑控拼写交互系统等，其中脑控康复机器人已产品转化，并已获得医疗器械注册证上市销售。

“婴幼儿全身运动（GMs）质量评估技术（婴幼儿脑瘫超早期体感筛查系统）、婴幼儿视功能脑检测系统，可实现视敏度、色盲/色弱、弱视等客观评估，这项技术达到国际领先水平，获得了国际红点奖。”一名工作人员补充说。

徐光华团队的科研项目，为我们展示了脑机接口到脑机交互的科研探索历程。随着未来更多技术的突破和应用场景的探索，脑机交互有望为人类带来更大的福祉。

不久前，臻泰智能与南方医科大学珠江医院签署脑机接口临床研究病房共建合作协议，将重点开展针对认知运动功能障碍疾病康复领域的合作攻关。这说明脑机接口技术从实验室走向临床正在加速，从概念验证走向实际应用，最终惠及广大患者，科技的温度，照亮神经康复的路径。

今年8月，在2025世界机器人大赛-BCI脑控机器人大赛上，西安交大选手张博思以4分27秒的成绩完成“8字形赛道”及握手等交互任务，创造了脑控四足机器人的大会赛事纪录，标志着脑机接口技术在实际场景中完成复杂路径与交互任务的可行性不断提升。 （记者 任娜）