開發(fā)世界首個“雙環(huán)路”腦機接口系統(tǒng)

　　本報訊（通訊員 焦德芳 記者 陳欣然）新學期伊始，天津大學腦機海河實驗室和清華大學集成電路學院聯(lián)手，成功開發(fā)了一款基于憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件的新型無創(chuàng)演進腦機接口系統(tǒng)。這項研究首次揭示了腦電發(fā)展與解碼器演化在腦機交互過程中的協(xié)同增強效應(yīng)，成功實現(xiàn)了人腦對無人機的高效四自由度操控。相關(guān)成果已在線發(fā)表于國際權(quán)威期刊《自然·電子》。

　　腦機接口能實現(xiàn)大腦與機器直接信息交流，促進生物智能與機器智能融合，被公認為是新一代人機交互和人機混合智能的核心技術(shù)。如何通過腦機之間的信息交互實現(xiàn)“互學習”，進而促進腦機智能的協(xié)同演進，是突破腦機性能瓶頸的重點和難點。

　　天津大學與清華大學研究團隊首次提出了“雙環(huán)路腦機協(xié)同演進框架”，并通過憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件構(gòu)建了全新的腦機接口系統(tǒng)。在雙環(huán)路框架下，“機學習”環(huán)路中的憶阻器解碼器通過適應(yīng)腦電信號波動完成解碼參數(shù)更新，“腦學習”環(huán)路中的任務(wù)相關(guān)腦電特征在“決策—反饋”循環(huán)的引導(dǎo)下不斷正向演化。相關(guān)算法基于128kb規(guī)模的憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件實現(xiàn)了硬件化部署，將腦電信號的多步計算過程優(yōu)化為單步計算。相比于傳統(tǒng)純數(shù)字硬件方案，憶阻器新方案的歸一化解碼速度提高了2個數(shù)量級（百倍）以上，能耗降低了3個數(shù)量級（千分之一）以下。

《中國教育報》2025年02月24日 第02版