YEF2024专题论坛 | “心动”到“行动”——从神经调控到脑机接口

想象一下，仅仅通过思考，就能够直接与外部世界进行互动，这是脑机接口技术所能带来的未来愿景。这种“心动”到“行动”的科技探索，已经从科幻小说的情节走向了现实的可能性。脑机接口不仅仅是神经调控的延伸，更是一种革命性的手段，通过解读大脑的神经信号来实现人类思想与机械行动的无缝转换。这一技术的进步不仅为残障人士提供了新的交互方式，也为未来的人机融合、增强现实等领域开辟了广阔的前景。在此背景下，2024年5月16日，中国计算机学会（CCF）2024年青年精英大会（YEF2024）《“心动”到“行动”-从神经调控到脑机接口》论坛在浙江宁波成功举办。本次论坛由CCF主办，青年计算机科技论坛（YOCSEF）深圳承办，YOCSEF太原和CCF人机交互专委协办。YOCSEF深圳24-25年度学术秘书/深圳大学特聘研究员梁臻、YOCSEF深圳24-25年度主席/广东省智能科学与技术研究员副研究员黄典共同担任执行主席。本次论坛探讨了神经调控的最新研究进展、脑机接口技术面临的挑战与机遇，以及这一切如何重塑未来医疗健康、辅助技术和人类能力的边界。

引导发言环节由梁臻主持。她首先介绍了该专题论坛的背景、脑机接口的发展史、现有脑机接口技术与产业应用。本次论坛邀请到6位重量级引导发言嘉宾，分别是北京大学博雅特聘教授/国家杰出青年基金获得者田永鸿教授、上海交通大学计算机科学与工程系教授/IEEE Fellow吕宝粮教授、中国科学技术大学信息科学技术学院教授/教育部长江学者特聘教授陈勋教授、首都医科大学宣武医院功能神经外科主任医师/北京神经科学学会脑网络调控与医工交叉专委会主任委员张宇清主任、华中科技大学人工智能与自动化学院教授/IEEE Fellow伍冬睿教授、浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心研究员/国家级高层次青年人才姚林教授。

田永鸿教授以《大规模脉冲神经网络理论与方法》为题，阐述了类脑脉冲神经网络的基础及其在构建大规模脉冲神经网络方面的突破性进展。报告内容涵盖了脉冲计算的基本概念、模型算法、软硬件实现、应用以及对大脑的反演等方面的最新研究进展。他强调，这些进展对脑启发式的人工智能、神经形态计算及其多种应用领域具有重要意义。

吕宝粮教授以《情感脑机接口与情感智能：现状与挑战》为题，提出如果将人类智能视为智商和情商的有机结合，那么通用人工智能的情商对应的就是情感智能。他进一步解释，情感脑机接口是一种用于识别和调控人类情绪的人机交互系统，是实现情感智能的重要途径之一。在报告中，吕教授全面介绍了情感脑机接口和情感智能的研究现状，并深入分析了这一领域所面临的挑战。

陈勋教授以《多源神经信号计算》为题，指出神经信号具有量级微弱、随机性强、模态多样等特性，存在混叠严重、重复性差、多源异质等挑战。报告中，陈教授介绍了基于联合盲源分离和深度特征表示的神经生理信号分解方法，探讨了如何有效分离复杂干扰信息、解析潜在共性信息、挖掘异质互补信息，以实现克服干扰、求同存异、融合互补的效果。

张宇清主任以《神经调控技术在帕金森病的应用》为题，介绍了深部脑刺激手术，通过精准的电刺激调控，有效缓解了帕金森病患者的震颤、僵硬等症状，实现了用电调控身体机能的目标。张主任最后展望了未来的发展趋势，指出神经调控和脑机接口技术将不仅可以用于治疗神经系统疾病，还有希望用于增强人体功能，尽管挑战与机遇并存，但临床应用前景广阔。

伍冬睿教授以《精准、安全的脑机接口解码算法》为题，提到2024年1月《工业和信息化部等七部门关于推动未来产业创新发展的实施意见》中明确指出要突破脑机接口等10项创新标志性产品，并“研制一批易用安全的脑机接口产品”。在本次报告中，伍教授介绍了新型脑电信号解码算法，为推动既能实现精准解码、又具备对抗安全性的脑机接口技术提供了可能。

姚林教授以《面向中风康复的感觉脑机接口研究》为题，回顾了运动想象脑机接口在中风康复中的现状及其面临的挑战。在此基础上，针对康复过程中存在的脑机低效问题，详细介绍了在刺激增强范式方面的研究工作。通过体感刺激，提升了想象运动信号的质量和解码准确率。姚教授指出，感觉脑机接口将为中风康复提供新的训练和增强途径。

引导发言结束后，执行主席梁臻和黄典为6位引导发言嘉宾颁发感谢状。

随后，YOCSEF太原主席胡欣宇介绍了本次论坛的特邀嘉宾—渐冻症抗争者、京东集团原副总裁蔡磊。胡欣宇代为转达了蔡磊先生对本次论坛的祝贺和作为渐冻症患者对脑机接口技术早日用于临床治疗、并改善生活质量的殷切期盼。胡欣宇还向在场的参会嘉宾赠送了蔡磊先生的签名著作《相信》，以此表达蔡磊先生对参会嘉宾关注渐冻症患者群体的诚挚敬意和人文关怀。

接着，思辨环节由梁臻和黄典共同主持。除了以上6位引导嘉宾外，本次论坛还特别邀请了3位思辨嘉宾：广东省智能科学与技术研究院研究员丘志海、山西医科大学第一医院功能神经外科主任连世忠、山西财经大学管理科学与工程学院副教授胡欣宇。

9位与会嘉宾围绕以下3个议题展开了深入、热烈的讨论：“从神经调控到脑机接口是一个非常交叉的领域，我们在该领域的突破主要受到哪些领域知识的限制？”、“脑机接口技术从实验到应用，最核心的技术瓶颈有哪些？”、“脑机接口技术发展的终极愿景是什么？我们要如何改造人类？”

目前，与会专家学者普遍认为这一领域的研究尚处于非常初级的阶段。人类对于脑运作机理的认识尚无法全面阐明神经环路的结构和功能。在实际应用中，由于现有知识和技术的限制，通过采集有限的数据来理解人脑的运行机制并解决实际问题，仍面临诸多挑战。在临床实践中，许多患者亟需该领域的技术突破来解决疾病问题。另一方面，通过现有技术路线实现通用人工智能也面临诸多挑战。人脑仅需30瓦的能量即可高效运行，而这一高效能是现有人工智能技术无法达成的。类脑智能能否在这一方面实现突破，是下一代人工智能需要重点探索的问题。实现从神经调控到脑机接口的技术突破是学科交叉融合非常广泛的研究领域，需要脑科学、生命科学、计算机科学和医学等众多领域的专家学者共同努力推动。

与会专家从组织机构层面讨论了技术突破的实现路径。目前，CCF尚未成立结合神经调控与类脑计算相关的学科领域交叉的专业委员会。可以考虑通过成立神经调控与类脑计算专委凝聚不同领域人才开展学科交叉研究。围绕基于脑认知的新型类脑理论方法、脑结构图谱、脑神经元模型、硬件实现及系统架构等方面开展探索性研究，为提升我国在类脑智能、类脑信息处理、神经调控方面的竞争力提供强大的支撑，在开源共享、基础研究和前沿应用相结合上产出更多创新成果，力求未来在高精度、低能耗、灵活性、鲁棒性、小样本、可解释性等方面展示出优势，并应用到高能效类脑芯片、脑机接口、神经系统疾病治疗等领域，真正提升我国在本领域的源头创新能力。

思辨环节后，执行主席梁臻和黄典为思辨嘉宾颁发感谢状。

执行主席梁臻和黄典为论坛的金牌合作伙伴英特尔（中国）有限公司和代表苏素女士颁发感谢状。

本次论坛汇聚了多位业界顶尖专家学者，围绕神经调控与脑机接口技术的最新进展、脑的认知局限带来的技术发展限制、脑机接口从实验到应用的技术瓶颈、脑机接口技术发展的终极愿景等方面开展深入探讨。与会嘉宾畅所欲言，共同为推动该领域的发展献计献策。通过此次论坛，大家为这一领域的未来发展和创新提出了宝贵的意见和指引方向，开启脑机接口无限可能。

撰稿人：梁臻

审稿人：黄典 胡欣宇