腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface，BCI）又稱(chēng)腦機(jī)交互，是指在生物（人或動(dòng)物）的大腦與外部設(shè)備或環(huán)境之間建立一種新型的實(shí)時(shí)通信和控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)大腦與外部設(shè)備的直接交互。它是一種允許用戶(hù)通過(guò)思想控制特殊計(jì)算機(jī)設(shè)備的通信模式。腦機(jī)接口的工作原理是通過(guò)信號(hào)采集設(shè)備從大腦皮層采集腦電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波和變換后轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別的信號(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，提取特征信號(hào)，再利用這些特征信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別，最后轉(zhuǎn)換成控制外部設(shè)備的特定指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制。

腦機(jī)接口技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。在20世紀(jì)60年代至90年代的科學(xué)幻想階段，腦電信號(hào)和腦電波的發(fā)現(xiàn)奠定了研究基礎(chǔ)。1973年，“腦機(jī)接口”一詞和第一個(gè)系統(tǒng)誕生，隨后研究人員根據(jù)不同的腦電信號(hào)設(shè)計(jì)了各種BCI系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代末至90年代中期的科學(xué)論證階段，腦機(jī)接口技術(shù)創(chuàng)傷較小，控制維度和信息傳輸速率增加。從20世紀(jì)10年代中期到現(xiàn)在，是一個(gè)技術(shù)爆發(fā)的階段，腦機(jī)接口從演示階段走向技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如約翰·霍普金斯醫(yī)學(xué)院的腦電信號(hào)控制機(jī)械手指、明尼蘇達(dá)大學(xué)的無(wú)創(chuàng)BCI物體控制和Neuralink公司的先進(jìn)植入技術(shù)。

腦機(jī)接口技術(shù)可分為非侵入式、半侵入式和侵入式。根據(jù)輸入信號(hào)的不同，可分為基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口、基于P300的腦機(jī)接口和基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口。腦機(jī)接口技術(shù)主要應(yīng)用于康復(fù)工程、軍事、機(jī)器人、娛樂(lè)、大腦認(rèn)知等領(lǐng)域。

腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface，BCI）又稱(chēng)腦機(jī)交互，是指在生物（人或動(dòng)物）的大腦與外部設(shè)備或環(huán)境之間建立一種新型的實(shí)時(shí)通信和控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)大腦與外部設(shè)備的直接交互。它是一種允許用戶(hù)通過(guò)思想控制特殊計(jì)算機(jī)設(shè)備的通信模式。腦機(jī)接口技術(shù)結(jié)合了神經(jīng)生理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程學(xué)的方法、途徑和概念，致力于在生物大腦和機(jī)械設(shè)備之間建立實(shí)時(shí)雙向連接。這里的“大腦”是指有機(jī)生命形式的大腦或神經(jīng)系統(tǒng)，“機(jī)器”主要是指能夠感知、計(jì)算和執(zhí)行的外部設(shè)備。腦機(jī)接口技術(shù)通過(guò)雙向信息傳輸通道連接大腦和機(jī)器。機(jī)器通過(guò)記錄和解碼大腦信號(hào)來(lái)感知生物端的意圖和狀態(tài)，生物端通過(guò)接收來(lái)自機(jī)器端的編碼刺激來(lái)獲得命令和反饋。

科學(xué)幻想階段

1857年，英國(guó)生理學(xué)家卡頓記錄了兔子和猴子大腦的腦電活動(dòng)，并發(fā)表了題為“大腦灰質(zhì)電現(xiàn)象研究”的論文。1872年，貝克再次發(fā)表了關(guān)于腦電波的論文，掀起了腦電波研究的熱潮。1924年，德國(guó)精神病學(xué)家漢斯·伯杰發(fā)現(xiàn)了腦電波，腦機(jī)接口研究應(yīng)運(yùn)而生。1963年，英國(guó)拜登神經(jīng)病學(xué)研究所的醫(yī)生格雷·沃爾特將患者的電極連接到自己發(fā)明的“電位轉(zhuǎn)換器”上。當(dāng)患者看著幻燈片，每次都有換片的想法時(shí)，大腦運(yùn)動(dòng)皮層的電位就會(huì)上升，電位轉(zhuǎn)換器就會(huì)將這個(gè)信號(hào)傳輸?shù)交脽魴C(jī)上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換片。這是第一次成功的腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)。

1968年，Wanda Wyrwicka和M.B.Stenman首次嘗試根據(jù)神經(jīng)生理學(xué)控制大腦信號(hào)。他們記錄了貓的感官運(yùn)動(dòng)節(jié)奏，并將其轉(zhuǎn)換為感官反饋。1973年，加州大學(xué)洛杉磯分校的雅克·維達(dá)爾教授發(fā)表了第一篇關(guān)于腦機(jī)接口的研究論文，創(chuàng)造了“腦機(jī)接口”一詞，并構(gòu)建了世界上第一個(gè)腦機(jī)接口系統(tǒng)。1980年，美國(guó)神經(jīng)科學(xué)家Joe Gops發(fā)現(xiàn)猴子大腦中一組神經(jīng)細(xì)胞的集體活動(dòng)可以控制其手部的運(yùn)動(dòng)方向，這為后來(lái)研究腦機(jī)接口控制機(jī)器人假肢奠定了理論基礎(chǔ)。1989年，由美國(guó)科學(xué)家蔡平領(lǐng)導(dǎo)的研究小組記錄了大鼠大腦中的多電極信號(hào)。他們?cè)诖笫蟠竽X中插入電極，同時(shí)檢測(cè)46個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)。在這一突破之后，杜克大學(xué)的Nicolelli選擇了猴子實(shí)驗(yàn)來(lái)控制更復(fù)雜的行為。次年，德國(guó)Bierbauer領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開(kāi)發(fā)了一種方法，可以用自己的大腦皮層慢電位控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)的移動(dòng)。

科學(xué)論證階段

20世紀(jì)90年代，由杜克大學(xué)的尼科萊利領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家提出了一種新的閉環(huán)BCI架構(gòu)，其中大腦信號(hào)由解碼計(jì)算機(jī)操縱到物理或虛擬的外部設(shè)備，然后反饋信號(hào)從外部設(shè)備產(chǎn)生并發(fā)送回大腦，這標(biāo)志著B(niǎo)CI技術(shù)的真正形成。1999年，美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院在紐約召開(kāi)了首屆腦機(jī)接口技術(shù)國(guó)際會(huì)議。本次會(huì)議回顧了腦機(jī)接口技術(shù)的研究歷史和現(xiàn)狀，明確了腦機(jī)接口研究和應(yīng)用的基本目的，界定和強(qiáng)調(diào)了關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，審議了研究程序和評(píng)估方法標(biāo)準(zhǔn)。本次大會(huì)的召開(kāi)標(biāo)志著腦機(jī)接口領(lǐng)域的全面啟動(dòng)。

2000年，美國(guó)的比利斯等人發(fā)現(xiàn)受試者可以通過(guò)事件誘發(fā)電位來(lái)控制虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的物體。2004年，布朗大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)將BrainGate系統(tǒng)植入13名癱瘓者的大腦。BrainGate系統(tǒng)通過(guò)植入電極監(jiān)控神經(jīng)元。如果被植入的人試圖在意識(shí)中移動(dòng)他的手或手臂，神經(jīng)元釋放的電信號(hào)將通過(guò)電線從人類(lèi)頭骨傳輸?shù)浇獯a器，解碼器將轉(zhuǎn)換為各種系統(tǒng)。同年，德國(guó)Hanes研究團(tuán)隊(duì)利用功能磁共振成像技術(shù)，讓受試者通過(guò)“想象”控制一場(chǎng)虛擬乒乓球比賽。2006年，漢尼斯研究所建立了更先進(jìn)的腦機(jī)接口技術(shù)。他們使用功能磁共振成像來(lái)“閱讀”受試者的抽象思維活動(dòng)。這項(xiàng)技術(shù)的誕生使大腦信號(hào)直接控制外部設(shè)備成為可能。同年，美國(guó)布朗大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在大腦運(yùn)動(dòng)皮層完成首例腦機(jī)接口裝置植入手術(shù)，使四肢癱瘓患者通過(guò)運(yùn)動(dòng)意圖完成機(jī)械臂控制、計(jì)算機(jī)光標(biāo)控制等任務(wù)。

2008年，Nicolelli實(shí)驗(yàn)室根據(jù)猴子的信號(hào)駕駛遠(yuǎn)在日本的名為“計(jì)算大腦”的機(jī)器人穩(wěn)步行走，這是第一次用思想控制機(jī)器人的行為。除了尼科萊利的實(shí)驗(yàn)室外，布朗大學(xué)的多諾霍、匹茲堡大學(xué)的施瓦茨和加州理工學(xué)院的安德森等科學(xué)家也開(kāi)展了該領(lǐng)域的研究，通過(guò)記錄十幾個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)可以控制機(jī)器人手。其中，匹茲堡大學(xué)的神經(jīng)生物學(xué)家利用腦機(jī)接口技術(shù)讓猴子用機(jī)械手給自己喂食，這標(biāo)志著腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)允許人們直接將動(dòng)物大腦與外部設(shè)備連接起來(lái)。2012年，美國(guó)西北大學(xué)實(shí)現(xiàn)了控制癱瘓肌肉的功能性電刺激。同年，匹茲堡大學(xué)實(shí)現(xiàn)了人腦ECoG信號(hào)控制機(jī)械手。該大學(xué)開(kāi)發(fā)的一種機(jī)械手使一名截癱患者在與美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬握手時(shí)通過(guò)大腦接收到機(jī)械手發(fā)回的信號(hào)，使患者感受到牽手的感覺(jué)。2015年，美國(guó)加州理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)與荷蘭烏得勒支大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)讀取患者腦區(qū)的神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)腦機(jī)交互技術(shù)，使高位截癱患者可以通過(guò)意念控制其獨(dú)立機(jī)械臂完成喝水等更精細(xì)的任務(wù)，并實(shí)現(xiàn)其通過(guò)意念在計(jì)算機(jī)上打字，準(zhǔn)確率達(dá)到95%，進(jìn)一步發(fā)展了腦機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用水平。

技術(shù)爆炸階段

2016年，約翰·霍普金斯醫(yī)學(xué)院發(fā)表論文介紹，他們建立了一種基于大腦皮層腦電信號(hào)控制的機(jī)械手指。與植入皮層電極相比，這種將電極放置在皮層表面的方法避免了植入電極對(duì)皮層神經(jīng)元的直接損傷。同年9月，斯坦福大學(xué)利用腦機(jī)接口技術(shù)，讓一只猴子在一分鐘內(nèi)敲出莎士比亞的經(jīng)典臺(tái)詞“生存還是毀滅，那是一個(gè)問(wèn)題”。2018年2月，斯坦福大學(xué)發(fā)表論文《Yibu》，癱瘓患者可以通過(guò)簡(jiǎn)單的想象準(zhǔn)確控制電腦屏幕上的光標(biāo)，其中一人可以在一分鐘內(nèi)輸入約8個(gè)英語(yǔ)單詞。

2019年7月，Neuralink在腦機(jī)接口技術(shù)上取得突破。Neuralink開(kāi)發(fā)的植入技術(shù)對(duì)大腦的損傷更小，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更多。2020年5月，Neuralink研究的腦機(jī)接口不太可能被拒絕，更安全，原則上可以修復(fù)任何大腦問(wèn)題。除了Neuralink，許多公司或團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)BCI增強(qiáng)人腦功能的可能性。2021年，《自然》雜志上的一項(xiàng)研究報(bào)告指出，神經(jīng)科學(xué)家在一名因脊髓損傷而癱瘓的65歲男子的運(yùn)動(dòng)皮層外層放置了兩個(gè)4x4毫米的顯示器，通過(guò)100多個(gè)像頭發(fā)一樣細(xì)的電極與大腦神經(jīng)相連，記錄并處理了與寫(xiě)作有關(guān)的大腦活動(dòng)，并成功地將手寫(xiě)信號(hào)實(shí)時(shí)翻譯成文本，使打字速度躍升至每分鐘90個(gè)字符。

2023年10月，中國(guó)清華大學(xué)和首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)完成了首例無(wú)線微創(chuàng)腦機(jī)接口植入臨床試驗(yàn)。2024年1月，美國(guó)企業(yè)家埃隆·馬斯克的子公司Neuralink為第一位人類(lèi)患者植入了腦機(jī)接口芯片。植入物恢復(fù)良好，并檢測(cè)到腦電圖信號(hào)。2024年2月，中國(guó)首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院團(tuán)隊(duì)和清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院團(tuán)隊(duì)宣布，全球首例使用植入式硬膜外電極接受腦機(jī)接口輔助治療的四肢癱瘓患者實(shí)現(xiàn)自主腦控飲酒，在腦機(jī)接口技術(shù)方面取得進(jìn)展。

腦機(jī)接口的工作原理是通過(guò)信號(hào)采集設(shè)備從大腦皮層采集腦電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波和變換后轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別的信號(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，提取特征信號(hào)，再利用這些特征信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別，最后轉(zhuǎn)換成控制外部設(shè)備的特定指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)完整的腦機(jī)接口系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分:信號(hào)采集、信號(hào)處理、控制設(shè)備和反饋。

信號(hào)采集：信號(hào)采集是通過(guò)硬件設(shè)備采集和記錄受試者的腦電信號(hào)。采樣硬件在一定程度上決定了獲取腦電信號(hào)的質(zhì)量和腦機(jī)接口的最終控制效果。獲取腦電信號(hào)的方法主要有兩種，一種是將電極直接接觸頭皮表面獲取腦電信號(hào)，另一種是將電極植入大腦皮層獲取腦電信號(hào)。一個(gè)成功采集的腦電信號(hào)應(yīng)該是可測(cè)量、可識(shí)別、穩(wěn)定、可靠和可重復(fù)的。

信號(hào)處理：信號(hào)處理是對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析和處理。由于腦電信號(hào)在采集過(guò)程中會(huì)受到多種因素的干擾，因此需要通過(guò)處理環(huán)節(jié)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼和重新編碼，以消除這些干擾因素。

控制設(shè)備：控制裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，然后進(jìn)行編碼，主要是讓控制裝置按照大腦的意志自由行動(dòng)。

反饋環(huán)節(jié)：反饋環(huán)節(jié)是將從環(huán)境中獲得的信息反饋給大腦，這也是腦機(jī)接口系統(tǒng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。反饋環(huán)節(jié)非常復(fù)雜。人可以通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)和嗅覺(jué)感知環(huán)境的變化，并將這些信息傳遞給大腦進(jìn)行反饋。

侵入式分類(lèi)

從侵入性方面來(lái)看，腦機(jī)接口技術(shù)可以分為三種類(lèi)型:非侵入性、侵入性和半侵入性。

非侵入性：非侵入式腦機(jī)接口大多基于腦電圖（EEG）和腦磁圖（MEG），使用附著在頭皮上的智能設(shè)備在不侵入大腦的情況下解讀大腦信息。非侵入式腦機(jī)接口的成本和風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，但由于人腦的顱骨會(huì)削弱大腦信號(hào)并分散神經(jīng)元的電磁波，因此很難記錄高分辨率信號(hào)并確定發(fā)送信號(hào)的特定腦區(qū)和單個(gè)神經(jīng)元。非侵入式腦機(jī)接口廣泛應(yīng)用于教育、娛樂(lè)和智能家居領(lǐng)域。

半侵入性：半侵入式腦機(jī)接口（BCI）是一種基于皮層腦電圖（EEG）進(jìn)行信息分析的中間方法，它將BCI植入顱腔但將其保持在大腦皮層之外。雖然半侵入式腦機(jī)接口的信號(hào)分辨率不如侵入式腦機(jī)接口高，但高于非侵入式腦機(jī)接口，對(duì)大腦的負(fù)面影響也小于侵入式腦機(jī)接口。

攻擊性的

侵入式腦機(jī)接口需要通過(guò)手術(shù)將電極植入大腦皮層，成本高、風(fēng)險(xiǎn)大，但可以獲得高質(zhì)量的神經(jīng)信號(hào)。侵入式腦機(jī)接口可能會(huì)引發(fā)人體免疫反應(yīng)，逐漸降低電極的信號(hào)質(zhì)量，還可能引發(fā)一些嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。有創(chuàng)腦機(jī)接口主要用于重建特殊感覺(jué)和癱瘓患者的運(yùn)動(dòng)功能。

按輸入信號(hào)分類(lèi)：根據(jù)輸入信號(hào)的不同，腦機(jī)接口技術(shù)可分為三類(lèi):基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口（MI-BCI）、基于P300的腦機(jī)接口（P300-BCI）和基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口（SSVEP-BCI）。

基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口：運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口是基于腦電信號(hào)的。該系統(tǒng)對(duì)采集到的特定人腦意識(shí)任務(wù)的信號(hào)進(jìn)行處理和分析，并將模式識(shí)別結(jié)果轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的指令以控制外部設(shè)備。運(yùn)動(dòng)想象是腦-機(jī)接口技術(shù)研究領(lǐng)域中常見(jiàn)的任務(wù)模式之一。基于運(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口也會(huì)因?yàn)閭€(gè)體差異而存在較大差異，每個(gè)受試者在不同時(shí)間、不同狀態(tài)下采集到的腦電信號(hào)也會(huì)有所不同。同時(shí)，腦電信號(hào)是一種抽象的想象信號(hào)，無(wú)法定量描述，容易受到受試者的環(huán)境、心理和生理等因素的影響?；谶\(yùn)動(dòng)想象的腦機(jī)接口廣泛應(yīng)用于康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

基于P300的腦機(jī)接口：基于P300的腦機(jī)接口是一種誘導(dǎo)型腦機(jī)接口系統(tǒng)。受試者使用額外的刺激設(shè)備通過(guò)感覺(jué)通路與外界交流。誘發(fā)腦機(jī)接口系統(tǒng)可以提供一種完美的人機(jī)交互方式，其應(yīng)用潛力具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和規(guī)律性。它被認(rèn)為是繼腦電圖和肌電圖之后臨床神經(jīng)生理學(xué)的第三次進(jìn)展，被稱(chēng)為“窺視精神的窗口”，因此得到了廣泛的研究。對(duì)于基于P300的腦機(jī)接口系統(tǒng)，受試者無(wú)需訓(xùn)練即可獲得相關(guān)特征數(shù)據(jù)，可以解決多分類(lèi)問(wèn)題，滿(mǎn)足大部分系統(tǒng)需求。然而，由于基于P300的腦機(jī)接口屬于誘導(dǎo)型腦機(jī)接口系統(tǒng)，需要刺激輔助，且P300腦電信號(hào)容易受到受試者當(dāng)前狀態(tài)（如情緒和注意力集中程度）的影響，其信噪比較低，會(huì)拉低系統(tǒng)的整體性能。

基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口：在基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)中，每個(gè)目標(biāo)根據(jù)不同的刺激屬性閃爍，通過(guò)分析目標(biāo)刺激誘發(fā)的SSVEP信號(hào)可以識(shí)別受試者正在觀看的目標(biāo)。頻率編碼和相位編碼是基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口中最常用的兩種編碼方法。

硬件技術(shù)：腦機(jī)接口的硬件主要是一系列用于采集和處理腦信號(hào)的設(shè)備，包括用于采集腦信號(hào)的傳感器、信號(hào)放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及用于處理腦信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為指令的設(shè)備。

電極技術(shù)：電極是腦機(jī)接口的關(guān)鍵器件，決定著采集腦信號(hào)的空間分辨率和質(zhì)量，是保證腦機(jī)接口性能的前提。電極可分為植入式電極和非植入式電極，其中植入式電極可直接植入大腦以獲得高分辨率的神經(jīng)信號(hào)。非植入式電極包括干電極、凝膠半干電極等。，用于非侵入性收集頭皮上的EEG信號(hào)。隨著微納加工技術(shù)和電極材料的不斷發(fā)展，用于侵入式腦機(jī)接口的電極趨向于柔性、小型化、高通和集成化。

芯片工藝：直接將大腦信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的核心硬件。

刺激設(shè)備：刺激設(shè)備，例如深部腦電極刺激（DBS）設(shè)備和可植入視覺(jué)控制設(shè)備，用于向大腦提供電刺激。

腦機(jī)接口技術(shù)

無(wú)線通信技術(shù)：無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了各種腦信號(hào)的無(wú)線傳輸，其發(fā)展促進(jìn)了腦機(jī)接口硬件的無(wú)線化程度?；诠怆娦盘?hào)等物理場(chǎng)的神經(jīng)控制具有無(wú)線控制、時(shí)空分辨率高、響應(yīng)速度快、副作用小等優(yōu)點(diǎn)。

軟件技術(shù)：腦機(jī)接口軟件涉及刺激呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理與輸出、系統(tǒng)級(jí)操作協(xié)議等多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。BCI軟件的核心目的是促進(jìn)各種BCI方法的實(shí)施、驗(yàn)證和傳播。

閉環(huán)解碼器適配技術(shù)：閉環(huán)解碼器自適應(yīng)技術(shù)是根據(jù)閉環(huán)腦機(jī)接口使用過(guò)程中記錄的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)改進(jìn)解碼器，使解碼器能夠根據(jù)用戶(hù)當(dāng)前神經(jīng)信號(hào)的屬性確定解碼器結(jié)構(gòu)。

融合腦機(jī)接口技術(shù)：融合腦機(jī)接口技術(shù)在神經(jīng)信號(hào)不穩(wěn)定時(shí)仍能穩(wěn)定輸出，只需少量校準(zhǔn)即可即插即用。同時(shí)具有極強(qiáng)的魯棒性，在適應(yīng)新的應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)具有保留已學(xué)習(xí)的控制技能并探索新的控制方法的特點(diǎn)，從而提高了腦機(jī)接口系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的可能性。

范式編碼技術(shù)：包括視覺(jué)誘發(fā)電位刺激范式P300、穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位（SSVEP）刺激范式、運(yùn)動(dòng)想象（MI）范式、運(yùn)動(dòng)相關(guān)皮層電位范式（MRCP）等，用于表示大腦意圖的編碼方案。

解碼算法技術(shù)：包括卡爾曼濾波器、類(lèi)腦解碼器、神經(jīng)學(xué)習(xí)、分解算法、黎曼幾何算法、深度學(xué)習(xí)算法、遷移學(xué)習(xí)算法等。，用于將大腦信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)或信息輸出。優(yōu)化算法用于優(yōu)化BCI系統(tǒng)的性能，如參數(shù)調(diào)整和自適應(yīng)算法。

康復(fù)工程：生物工程領(lǐng)域，尤其是康復(fù)和輔助控制領(lǐng)域是腦機(jī)接口的研究熱點(diǎn)。生物工程的一個(gè)重要應(yīng)用是為思維正常但功能?chē)?yán)重障礙的人提供一種語(yǔ)言交流和環(huán)境控制的方式，從而提高這一群體的生活質(zhì)量。運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)手段主要包括通過(guò)物理治療改善殘余運(yùn)動(dòng)功能；功能性電刺激（FES）系統(tǒng)用于直接控制癱瘓肌肉而不是神經(jīng)系統(tǒng)。在神經(jīng)工程研究中，腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用于神經(jīng)工程的信號(hào)檢測(cè)和處理，尤其是在感覺(jué)神經(jīng)修復(fù)過(guò)程中，起到輔助作用。成功的例子是植入人工耳蝸。

軍事領(lǐng)域：腦機(jī)接口技術(shù)在軍事領(lǐng)域的價(jià)值主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:一是利用外部干擾技術(shù)干擾甚至控制人的神經(jīng)活動(dòng)和思維能力，導(dǎo)致人產(chǎn)生幻覺(jué)、精神混亂甚至做出違背自身利益的行動(dòng)；二是通過(guò)大腦實(shí)現(xiàn)對(duì)外部物體或設(shè)備的直接控制，以減少或替代人的肢體，從而提高戰(zhàn)斗人員操作和控制武器裝備的靈活性和敏捷性；三是借鑒人腦的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，開(kāi)發(fā)全新的信息處理系統(tǒng)和更復(fù)雜、更智能的武器裝備，甚至開(kāi)發(fā)出與人類(lèi)非常接近的智能機(jī)器人。

機(jī)器人領(lǐng)域：基于腦機(jī)接口技術(shù)的智能機(jī)器人研究涉及智能機(jī)器人、腦機(jī)接口應(yīng)用、仿生學(xué)和行為控制等領(lǐng)域，是人機(jī)交互機(jī)器人新的發(fā)展方向。它的出現(xiàn)和發(fā)展經(jīng)歷了腦控計(jì)算機(jī)光標(biāo)二維移動(dòng)、腦控機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航和腦控機(jī)器人人機(jī)協(xié)作三個(gè)階段。

娛樂(lè)領(lǐng)域：腦機(jī)接口技術(shù)在娛樂(lè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)收集和分析大腦信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)一系列人機(jī)交互應(yīng)用，如電影、游戲和音樂(lè)。其中，腦機(jī)接口技術(shù)在游戲領(lǐng)域的應(yīng)用較為突出。通過(guò)收集玩家的大腦信號(hào)，游戲開(kāi)發(fā)者可以設(shè)計(jì)出更具沉浸感和互動(dòng)性的游戲。例如，腦機(jī)接口技術(shù)可以通過(guò)玩家的大腦信號(hào)識(shí)別其注意力水平，然后根據(jù)這一信號(hào)調(diào)整游戲的難度和挑戰(zhàn)性，從而實(shí)現(xiàn)更好的游戲體驗(yàn)。除了游戲，腦機(jī)接口技術(shù)還可以應(yīng)用在音樂(lè)和電影中。

大腦認(rèn)知領(lǐng)域：腦機(jī)接口技術(shù)更重要的科學(xué)價(jià)值在于，它有助于理解大腦的認(rèn)知模式、信息流和控制模式，為理解大腦思維模式和意識(shí)形成機(jī)制提供了研究途徑。腦機(jī)接口技術(shù)為大腦信息輸出開(kāi)辟了新的通道?？紤]到應(yīng)用的便利性，我們可以使用該方法獲取動(dòng)物的簡(jiǎn)單思維，并將這種思維轉(zhuǎn)換為幾種常見(jiàn)的語(yǔ)言表達(dá)方式，并用腦機(jī)接口測(cè)量動(dòng)物的情緒狀態(tài)，通過(guò)將動(dòng)物大腦中經(jīng)常出現(xiàn)的幾種腦電信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的語(yǔ)言表達(dá)方式，可以幫助人類(lèi)與動(dòng)物之間的交流。