天津大學(xué)與清華大學(xué)聯(lián)合研發(fā)出一款“雙環(huán)路”腦機(jī)接口系統(tǒng),。此系統(tǒng)不僅精度更高,、能耗更低,，還能處理更為復(fù)雜的任務(wù),。

這款基于憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件的無創(chuàng)演進(jìn)腦機(jī)接口系統(tǒng),，成功揭示了腦電發(fā)展與解碼器演化在腦機(jī)交互過程中的協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng),，實(shí)現(xiàn)了人腦對(duì)無人機(jī)的高效四自由度操控。2月17日,，這一成果在最新一期《自然·電子》上刊發(fā),。

協(xié)同演進(jìn)腦機(jī)接口框架。（聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)供圖）

腦機(jī)接口能實(shí)現(xiàn)大腦與機(jī)器直接信息交流,，促進(jìn)生物智能與機(jī)器智能融合,，被公認(rèn)為是新一代人機(jī)交互和人機(jī)混合智能的核心技術(shù)。如何通過腦機(jī)之間的信息交互實(shí)現(xiàn)“互學(xué)習(xí)”,，進(jìn)而促進(jìn)腦機(jī)智能的協(xié)同演進(jìn),，是突破腦機(jī)性能瓶頸的重點(diǎn)和難點(diǎn)。但目前腦機(jī)交互過程中大腦與機(jī)器的動(dòng)態(tài)耦合機(jī)制尚未厘清,，導(dǎo)致腦機(jī)之間的長時(shí)程互適應(yīng)能力較弱,，工作性能隨時(shí)間顯著下降。

天津大學(xué)與清華大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一難題,，發(fā)現(xiàn)腦電信號(hào)的非平穩(wěn)特性與任務(wù)腦電演變密切相關(guān),。基于此,，他們創(chuàng)新性地提出了“雙環(huán)路腦機(jī)協(xié)同演進(jìn)框架”,，并通過憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件加以實(shí)現(xiàn)。在“雙環(huán)路”框架下,，腦與機(jī)的學(xué)習(xí)環(huán)路相互協(xié)同,，共同促進(jìn)系統(tǒng)性能的提升。

（a）腦-憶阻器交互式更新框架;（b）基于憶阻器腦電解碼的實(shí)時(shí)腦控?zé)o人機(jī)飛行,。（聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)供圖）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,，新方案相較于傳統(tǒng)方案，解碼速度大幅提升,，能耗顯著降低,。更令人矚目的是，在連續(xù)6小時(shí)的長時(shí)程交互實(shí)驗(yàn)中,，系統(tǒng)性能不僅保持穩(wěn)定,，準(zhǔn)確率還提升了約20%。這一成果無疑為腦機(jī)接口技術(shù)的實(shí)用化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),。

天津大學(xué)腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室教授許敏鵬表示,，這項(xiàng)研究不僅實(shí)現(xiàn)了生物智能與機(jī)器智能的互適應(yīng)、互學(xué)習(xí),，還為未來腦機(jī)接口系統(tǒng)的發(fā)展提供了重要的理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐,。他透露,，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將這一系統(tǒng)拓展至更多便攜式或可穿戴設(shè)備中，以滿足不同場(chǎng)景下的智能人機(jī)交互需求,。

（a）協(xié)同演進(jìn)腦機(jī)解碼正確率較初始狀態(tài)提高20%,；（b）任務(wù)相關(guān)腦電特征發(fā)生正向演化；（c）腦與憶阻器解碼器實(shí)現(xiàn)互適應(yīng),。（聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)供圖）

據(jù)了解,，此研究由天津大學(xué)與清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作開展：天津大學(xué)腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)完成協(xié)同演進(jìn)腦機(jī)接口軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與范式算法實(shí)現(xiàn)，清華大學(xué)集成電路學(xué)院團(tuán)隊(duì)完成協(xié)同演進(jìn)憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件硬件設(shè)計(jì)及憶阻器算法設(shè)計(jì)部署,。（記者張建新,、栗雅婷）

編輯：陳翠

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編審：張宏彥