2023年8月20日下午，“2023世界機(jī)器人大會(huì)-腦機(jī)接口技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用發(fā)展論壇”在北京亦莊北人亦創(chuàng)國(guó)際會(huì)展中心順利召開(kāi)，本屆論壇由中國(guó)電子學(xué)會(huì)主辦，中國(guó)電子學(xué)會(huì)智能人機(jī)交互專(zhuān)家委員會(huì)承辦。論壇邀請(qǐng)領(lǐng)域內(nèi)知名專(zhuān)家，聚焦腦機(jī)接口技術(shù)中的原創(chuàng)性理論、腦機(jī)交互范式設(shè)計(jì)、應(yīng)用落地過(guò)程中可能面臨的實(shí)際問(wèn)題，針對(duì)國(guó)內(nèi)外的最新研究進(jìn)展、科研成果和產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行研討交流，探索當(dāng)前腦機(jī)接口技術(shù)創(chuàng)新與潛在的應(yīng)用方向，提升機(jī)器人操控水平，使之能夠更好的符合人類(lèi)的操控意圖。本屆論壇分為主題報(bào)告和高峰對(duì)話(huà)兩個(gè)環(huán)節(jié)。

　　論壇架構(gòu)
 

　　論壇主席
 

　　高上凱
 

　　清華大學(xué)教授

　　1970 年畢業(yè)于清華大學(xué)電機(jī)系，1982 年在該系獲生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位。高上凱教授的研究主要集中在神經(jīng)工程學(xué)，特別是基于無(wú)創(chuàng)頭皮腦電的腦-機(jī)接口系統(tǒng)，包括新實(shí)驗(yàn)范式的開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)性能的優(yōu)化及高通訊速率實(shí)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。研究的目標(biāo)是要利用腦-機(jī)接口技術(shù)造福人類(lèi)。因在腦-機(jī)接口研究中的貢獻(xiàn)，高上凱教授先后入選the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 和 American Institute for Medical and Biological Engineering (AIMBE) 的Fellow。她現(xiàn)在擔(dān)任Journal of Neural Engineering雜志的 Deputy Editor，還擔(dān)任IEEE Transactions on Biomedical Engineering，Physiologica Measurement，IEEE Transactions on Neural System and Rehabilitation Engineering 等雜志的編委。
 

　　論壇秘書(shū)長(zhǎng)
 

　　印二威
 

　　軍事科學(xué)院國(guó)防科技創(chuàng)新研究院 研究員

 

　　室主任，博導(dǎo)，長(zhǎng)期從事智能人機(jī)交互技術(shù)研究。擔(dān)任某部委預(yù)研專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)總師，主持國(guó)家自然科學(xué)基金等10 余項(xiàng)；發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇，出版著作3部，被評(píng)為中國(guó)指控學(xué)會(huì)青年科學(xué)家、中國(guó)電子學(xué)會(huì)優(yōu)秀科技工作者、微軟學(xué)術(shù)評(píng)為專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域全球TOP100最有影響力學(xué)者等榮譽(yù)，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利44項(xiàng)，獲得中國(guó)專(zhuān)利優(yōu)秀獎(jiǎng)、全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)金獎(jiǎng)金橋獎(jiǎng)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)、第16屆北京發(fā)明創(chuàng)新大賽金獎(jiǎng)、首屆“創(chuàng)新杯”國(guó)防科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)、世界機(jī)器人大賽一等獎(jiǎng)、Facebook 眼動(dòng)大賽第一名，國(guó)際視覺(jué)語(yǔ)言大賽第一名等。擔(dān)任中國(guó)電子學(xué)會(huì)智能人機(jī)交互專(zhuān)委會(huì)副主任委員、中國(guó)指揮與控制學(xué)會(huì)虛擬現(xiàn)實(shí)與人機(jī)交互副主任委員、中國(guó)認(rèn)知學(xué)會(huì)認(rèn)知建模專(zhuān)委會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)，北京大學(xué)、上海交大、中山大學(xué)、天津大學(xué)等高校兼職博導(dǎo)。
 

　　論壇現(xiàn)場(chǎng)

 

　　論壇邀請(qǐng)大連理工大學(xué)叢豐裕教授擔(dān)任論壇主持人。論壇正式開(kāi)始后，叢教授代表組委會(huì)邀請(qǐng)北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局總工程師仝海威上臺(tái)致辭，仝總工代表工信部、北京市政府對(duì)參加本次論壇各位專(zhuān)家與嘉賓的到來(lái)表示了熱烈歡迎，并介紹了本次論壇的重要意義和基本情況。

　　大連理工大學(xué)教授叢豐裕主持專(zhuān)題論壇

　　北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局總工程師仝海威致辭

 

　　論壇邀請(qǐng)?zhí)鞓蚰X科學(xué)研究院應(yīng)用神經(jīng)技術(shù)前沿實(shí)驗(yàn)室主任Gerwin Schalk做了題為《神經(jīng)技術(shù)：從理論到解決方案》(Neurotechnologies: From Theory to Solutions)的報(bào)告。該報(bào)告介紹了過(guò)去100年腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展技術(shù)路線譜，點(diǎn)明了腦機(jī)接口的采集方式更加多樣化和價(jià)格成本更加低廉的基本趨勢(shì)。報(bào)告隨后介紹了腦機(jī)接口的工程發(fā)展史，并基于其自身的研究介紹了一個(gè)令人印象深刻的研究案例：從大腦活動(dòng)中重構(gòu)音樂(lè)。該研究受到《衛(wèi)報(bào)》、《紐約時(shí)報(bào)》等國(guó)際主流媒體的廣泛報(bào)道。報(bào)告認(rèn)為，當(dāng)前腦機(jī)接口技術(shù)面臨的主要問(wèn)題可被歸納為“安娜卡列尼娜原則”，并建議通過(guò)“評(píng)估和驗(yàn)證(BCI)潛在的價(jià)值，專(zhuān)注(BCI)用戶(hù)的問(wèn)題，專(zhuān)注(BCI)領(lǐng)域內(nèi)正確的問(wèn)題”加以解決。報(bào)告最后認(rèn)為“神經(jīng)技術(shù)改變了人們的生活，提供了一種全新的方法與腦交互，該領(lǐng)域需要持續(xù)性投入的研究而不是止步于Demo”。

　　天橋腦科學(xué)研究院應(yīng)用神經(jīng)技術(shù)前沿研究室主任Gerwin Schalk作報(bào)告

 

　　《視覺(jué)誘發(fā)電位腦機(jī)接口》
 

　　中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)神經(jīng)工程分會(huì)副主任委員、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)委員王毅軍教授作了題為《視覺(jué)誘發(fā)電位腦機(jī)接口》的報(bào)告。報(bào)告通過(guò)介紹無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口中的VEP(穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位)范式，為我們揭示了這一領(lǐng)域的研究背景、基本原理以及最新的工作進(jìn)展。首先，王教授介紹了無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口系統(tǒng)的構(gòu)成，包括信號(hào)的采集、分析和設(shè)備控制等，指出了BCI在通訊、控制、康復(fù)、功能增強(qiáng)和睡眠監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然后，討論了常用的頻率編碼腦機(jī)接口范式——SSVEP，并指出SSVEP腦機(jī)接口目前可以實(shí)現(xiàn)每分鐘約300比特的信息傳輸速率(ITR)，是目前無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口中ITR最高的類(lèi)型之一。在刺激編碼方面，報(bào)告介紹了基于頻率相位編碼和個(gè)性化模板匹配的范式，探討了基于窄帶刺激和隨機(jī)編碼的范式，以及基于空間信息編碼的研究。以上研究為實(shí)現(xiàn)高速率、多目標(biāo)編碼的SSVEP腦機(jī)接口提供了新的思路。最后，王教授還展示了研究課題在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的實(shí)際應(yīng)用，如腦開(kāi)關(guān)、人機(jī)交互和臨床應(yīng)用等。

　　中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員王毅軍作報(bào)告

 

　　《消費(fèi)級(jí)腦機(jī)接口發(fā)展與挑戰(zhàn)》
 

　　長(zhǎng)江學(xué)者、天津大學(xué)醫(yī)工院副院長(zhǎng)許敏鵬教授做了題為《消費(fèi)級(jí)腦機(jī)接口發(fā)展與挑戰(zhàn)》的報(bào)告。首先，報(bào)告介紹了腦機(jī)接口的基本原理，解釋了大腦神經(jīng)活動(dòng)和腦電信號(hào)的關(guān)系，以及如何通過(guò)識(shí)別腦電信號(hào)中的特征來(lái)解碼人的思維狀態(tài)。其次，報(bào)告介紹了腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展歷程。從侵入式腦機(jī)接口到非侵入式腦機(jī)接口，該報(bào)告系統(tǒng)地介紹了不同類(lèi)型腦機(jī)接口的優(yōu)缺點(diǎn)以及在實(shí)際應(yīng)用中的成果。通過(guò)實(shí)例，介紹了侵入式腦機(jī)接口在控制機(jī)械臂、恢復(fù)肢體功能等方面取得的顯著突破，而非侵入式腦機(jī)接口在硬件形態(tài)和范式選擇上面臨著一些挑戰(zhàn)和限制。此外，報(bào)告還介紹了消費(fèi)級(jí)腦機(jī)接口產(chǎn)品和應(yīng)用的發(fā)展前景，提出了腦控鍵盤(pán)和腦控鼠標(biāo)作為人機(jī)交互的關(guān)鍵方向，探討了如何解決腦機(jī)交互方式不自然、腦機(jī)硬件形態(tài)不友好等問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和研究，許教授展示了近年來(lái)在非侵入式腦機(jī)接口領(lǐng)域所取得的一些突破，如通過(guò)微創(chuàng)的方式實(shí)現(xiàn)腦控鼠標(biāo)的控制、實(shí)現(xiàn)非侵入式腦機(jī)接口的高性能語(yǔ)音合成等。

　　天津大學(xué)教授許敏鵬作報(bào)告

 

　　《嚴(yán)重失智患者的人機(jī)交互臨床需求》
 

　　中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)神經(jīng)修復(fù)學(xué)分會(huì)意識(shí)障礙學(xué)組主任委員、天壇醫(yī)院神經(jīng)科學(xué)主任醫(yī)師何江弘做了題為《嚴(yán)重失智患者的人機(jī)交互臨床需求》。該報(bào)告從臨床角度詳細(xì)地介紹了腦機(jī)接口的需求、場(chǎng)景和問(wèn)題。作為醫(yī)院神經(jīng)外科的一員，何主任強(qiáng)調(diào)了腦機(jī)接口對(duì)嚴(yán)重認(rèn)知障礙和失能患者的重要性，以及將其應(yīng)用于臨床康復(fù)中的潛力。在需求方面，報(bào)告指出了嚴(yán)重失能失智患者的康復(fù)需求，他們需要將殘存的意識(shí)和意圖輸出出來(lái)，并通過(guò)新技術(shù)幫助他們進(jìn)一步恢復(fù)。報(bào)告還提到了認(rèn)知功能運(yùn)動(dòng)分離障礙的患者，他們?cè)谶\(yùn)動(dòng)功能?chē)?yán)重受損的情況下仍保持完好的智力，但由于無(wú)法輸出意識(shí)，可能被誤診為植物人，因此需要更多的檢測(cè)手段來(lái)確認(rèn)他們的意識(shí)狀態(tài)。在場(chǎng)景方面，報(bào)告強(qiáng)調(diào)了腦機(jī)接口在康復(fù)中的應(yīng)用，包括運(yùn)動(dòng)想象訓(xùn)練、高級(jí)認(rèn)知功能訓(xùn)練和腦控外部設(shè)備等。何主任還提到了睡眠監(jiān)測(cè)在臨床中的重要性，幫助醫(yī)生了解患者的睡眠狀態(tài)，以便在治療中選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)。在問(wèn)題與思考方面，報(bào)告指出了一些挑戰(zhàn)，如采集速度與快速分析、實(shí)驗(yàn)范式的設(shè)計(jì)與應(yīng)用、外科與腦機(jī)接口的結(jié)合等。何主任還強(qiáng)調(diào)了腦機(jī)接口技術(shù)的穩(wěn)定性、成熟性和簡(jiǎn)潔性在臨床應(yīng)用中的重要性。報(bào)告深入探討了腦機(jī)接口在臨床中的應(yīng)用問(wèn)題，提出了一些重要的觀點(diǎn)和思考，對(duì)于推動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

　　天壇醫(yī)院神經(jīng)科學(xué)主任醫(yī)師何江弘作報(bào)告

 

　　《腦機(jī)接口對(duì)抗安全》
 

　　圖像信息處理與智能控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、華中科技大學(xué)伍冬睿教授作了題為《腦機(jī)接口對(duì)抗安全》的報(bào)告。在報(bào)告中，伍教授深入探討了腦機(jī)接口技術(shù)在安全性方面面臨的挑戰(zhàn)，并提出了解決方案。通過(guò)對(duì)腦機(jī)接口系統(tǒng)的攻擊和防御研究，報(bào)告揭示了這一新興技術(shù)的脆弱性以及對(duì)人類(lèi)生活和社會(huì)安全的潛在影響。報(bào)告以機(jī)器學(xué)習(xí)模型的對(duì)抗攻擊為例，說(shuō)明了如何通過(guò)微小的干擾改變模型的輸出結(jié)果，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的錯(cuò)誤判斷。報(bào)告介紹了腦機(jī)接口系統(tǒng)的兩種主要攻擊方式：目標(biāo)攻擊和非目標(biāo)攻擊，以及白盒攻擊和黑盒攻擊。通過(guò)這些攻擊方式的分類(lèi)，研究人員可以更好地了解攻擊者的策略和攻擊手段。報(bào)告的后半部分重點(diǎn)介紹了腦機(jī)接口系統(tǒng)的防御方法。其中最常用且效果最好的方法是魯棒訓(xùn)練。此外，伍教授所在的團(tuán)隊(duì)還提出了其他防御方法以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。報(bào)告的最后還展望了未來(lái)可能出現(xiàn)的安全隱患，并提出了進(jìn)一步研究的方向。

　　華中科技大學(xué)教授伍冬睿作報(bào)告

 

 

　　北京理工大學(xué)機(jī)電系統(tǒng)與裝備研究所所長(zhǎng)畢路拯教授做了題為《面向自然場(chǎng)景的腦機(jī)接口與腦機(jī)協(xié)同控制技術(shù)》的報(bào)告。報(bào)告介紹了團(tuán)隊(duì)在腦機(jī)接口領(lǐng)域的工作成果，主要涵蓋了雙手協(xié)同運(yùn)動(dòng)解碼，面向自然場(chǎng)景的聽(tīng)覺(jué)目標(biāo)檢測(cè)，以及腦機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。在雙手協(xié)同運(yùn)動(dòng)解碼方面，畢教授課題組通過(guò)頭皮腦電信號(hào)的采集和分析，研究了雙手協(xié)同運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)解碼方法。在面向自然場(chǎng)景的聽(tīng)覺(jué)目標(biāo)檢測(cè)方面，課題組采集了無(wú)人機(jī)的聲音和環(huán)境背景聲音，并進(jìn)行了聽(tīng)覺(jué)目標(biāo)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。此外，報(bào)告還介紹了團(tuán)隊(duì)在腦機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)方面的工作。通過(guò)數(shù)學(xué)建模和模型預(yù)測(cè)控制方法，開(kāi)發(fā)了一種輔助控制器，用于提高腦機(jī)接口在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)控制中的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該輔助控制器能夠減小控制誤差，并提高系統(tǒng)的安全性和魯棒性。該報(bào)告通過(guò)創(chuàng)新的方法和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，展示了腦機(jī)接口在雙手協(xié)同運(yùn)動(dòng)解碼、聽(tīng)覺(jué)目標(biāo)檢測(cè)和腦機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)方面的潛力和應(yīng)用前景。

　　北京理工大學(xué)教授畢路拯作報(bào)告

 

　　高峰對(duì)話(huà)
 

　　論壇的高峰對(duì)話(huà)環(huán)節(jié)由天津大學(xué)副校長(zhǎng)明東教授主持，清華大學(xué)高小榕教授，國(guó)防科技大學(xué)胡德文教授，琶洲實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任華南理工大學(xué)李遠(yuǎn)清教授、上海交通大學(xué)呂寶糧教授、西安交通大學(xué)徐光華教授、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院主任醫(yī)師唐毅和中國(guó)航天科工集團(tuán)腦機(jī)創(chuàng)新中心首席科學(xué)家張利劍作為對(duì)話(huà)嘉賓，圍繞主題“展望腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展”展開(kāi)討論。

　　天津大學(xué)副校長(zhǎng)明東教授主持高峰對(duì)話(huà)

　　高峰對(duì)話(huà)

 

　　(從左至右依次是：天津大學(xué)副校長(zhǎng)明東、清華大學(xué)教授高小榕、國(guó)防科技大學(xué)教授胡德文、華南理工大學(xué)教授李遠(yuǎn)清、上海交通大學(xué)教授呂寶糧、西安交通大學(xué)教授徐光華、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科主任醫(yī)師唐毅、中國(guó)航天科工集團(tuán)研究員張利劍)

　　與會(huì)專(zhuān)家合影

 

　　本論壇旨在搭建產(chǎn)學(xué)研交流合作平臺(tái)、推動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展、堅(jiān)持“緊跟需求、圍繞核心、服務(wù)專(zhuān)業(yè)、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步”的原則，促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化落地。