下一代互联网: 脑机冲浪,人机上链 🧠

AI目前如火如荼,然而技术层面突破不大,以LLM交互窗口机器人为首的应用百花齐放,但AI领域已进入了大规模工程化及商业化扩展阶段,在理论层面已进入停滞瓶颈。未来的资产和创新热点必定会走向脑机接口、新能源替代材料和太空经济。

脑机接口(Brain-Computer Interface, BCI)是一种通过记录和解码大脑活动来实现人脑与计算机或其他外部设备直接交互的技术。其核心目标是为运动功能障碍患者提供通信和控制能力,同时也扩展到健康人群的应用(如游戏控制、注意力监测等)。

BCI的核心组成部分:

🧠信号采集

侵入式:通过手术植入电极(如微电极阵列、ECoG),信号质量高但存在感染风险。

非侵入式:EEG(脑电图):通过头皮电极记录电活动,成本低但空间分辨率较差。 MEG(脑磁图):记录磁场信号,分辨率高但设备昂贵。 fMRI(功能磁共振成像):通过血氧水平依赖(BOLD)信号间接测量神经活动。 fNIRS(近红外光谱):利用光信号检测血氧变化,便携但时间分辨率低。

🧠信号类型 事件相关电位(ERP):如P300(300ms后出现的正波),用于拼写系统。 感觉诱发电位:如视觉诱发电位(VEP)、听觉诱发电位(AEP)。 运动想象信号(SMR):通过想象肢体运动产生,用于控制假肢或光标。

🧠信号处理 特征提取:去除噪声并提取有用信息,常用方法包括: 共空间模式(CSP):最大化两类信号的方差差异(公式见下文)。 独立成分分析(ICA):分离信号源,去除伪迹(如眨眼干扰)。 小波变换(WT):提取时频特征。 分类算法:将特征映射到控制指令,常用方法包括: 支持向量机(SVM):通过超平面分离不同类别。 神经网络(NN):如多层感知机(MLP)、卷积神经网络(CNN)。 模糊推理系统(FIS):处理不确定性信号。

未来研究方向

1、开发低成本、高分辨率的非侵入式设备(如低密度EEG);

2、结合高性能深度学习算法(如LSTM、Transformer)提升分类精度。

3、优化实时信号处理算法以减少延迟;

4、扩展应用场景(如情绪识别、虚拟现实控制)。