记者17日从天津大学获悉，该校脑机海河实验室和清华大学集成电路学院联手，成功研发出国际首个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。同时，研究团队首次揭示了大脑电信号与解码器在交互过程中的协同增强机制，并实现了人脑对无人机的高效四自由度操控。这一突破性成果已发表在国际知名学术期刊《自然·电子》上。

　　天津大学脑机海河实验室许敏鹏教授表示，未来这款系统将应用于更多便携式或可穿戴脑机接口设备，服务于消费级、医疗级等多种智能人机交互场景。

国际首个“双环路”脑机接口系统诞生

　　天津大学与清华大学合作，研发出国际首个“双环路”无创演进脑机接口系统，该系统基于忆阻器神经形态器件，实现了大脑与机器的直接信息交流。研究团队还首次揭示了大脑电信号与解码器在交互过程中的协同增强机制，并成功应用于无人机操控。相关研究成果已在《自然·电子》期刊发表。

　　脑机接口技术作为新一代人机交互和人机混合智能的核心，其关键在于实现脑机之间的“互学习”，促进脑机智能的协同演进。然而，当前脑机交互过程中大脑与机器的动态耦合机制尚未完全明确，导致脑机之间的长时程互适应能力较弱。天津大学许敏鹏教授指出，研究团队通过深入探索，提出了“双环路脑机协同演进框架”，并基于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能够适应脑电信号波动，完成解码参数的更新；“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。相关算法已基于忆阻器神经形态器件实现了硬件化部署，显著优化了脑电信号的处理效率。

　　相较于传统纯数字硬件方案，“双环路”脑机接口系统在精度、能耗和任务处理能力方面均表现出显著优势。许敏鹏教授举例说，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”系统则能够高效支撑无人机完成上下、左右、前后、旋转等四自由度任务。

　　在连续6小时的长时程脑机交互实验中，大脑和解码器的贡献比例呈现动态变化，展现了脑机协同演进的过程。实验结果显示，脑机接口性能不仅没有随时间下降，反而准确率提升了约20%。

　　许敏鹏教授强调，这项研究不仅首次提出了脑机协同演进的概念，并基于忆阻器神经形态器件完成了技术验证，还通过长时程大脑与忆阻器神经形态器件之间的信息交互，实现了生物智能与机器智能的互适应和互学习。这一成果为未来实用型脑机接口系统提供了重要的理论基础与技术支撑，为脑机融合智能的发展开辟了新的方向。

（文章来源：科技日报）