2025年3月18日上午，中国科学院大学人工智能学院有幸邀请到了中国科学院自动化研究所脑图谱与类脑智能实验室主任余山研究员，在雁栖湖校区教一楼215教室为同学们带来科学前沿讲座——《脑机接口前沿与进展》。脑机接口技术在人脑和外部世界之间建立直接的沟通桥梁，是研究脑、认识脑的有力工具，也是神经系统疾病诊疗的有效手段。脑机接口的研究有利于推动人工智能的发展，通过脑机融合形成新的智能形式。脑机接口技术本身涉及材料、信息、生物医学工程神经科学等众多的科学与工程分支，是典型的高度交叉的研究方向。本次讲座结合了脑机接口的发展趋势与最新进展，介绍了这一领域的基本科学问题、核心技术和未来应用，探讨了领域目前面临的机遇与挑战。
在讲座的开始，余山老师首先引出并介绍了脑机接口的概念——在脑与外部设备间的直接信息传输通道。余老师指出，脑机接口与脑融合将会是未来的颠覆性技术。在未来，脑机接口技术将大脑与外部设备高效互联，实现信息的实时、高速交互。同时，脑机接口与智能脑机结合将会变革脑疾病诊疗方式，达到人工视觉、人工听觉与运动替代的水平。
之后，余老师对于脑机接口研究的两种路线进行了介绍与分析。路线1是非植入式的脑机接口。这种脑机接口使用方便，但是有着信号较弱，分辨率低的特点。它通常只有厘米级别的分辨率，百毫秒的精度以及微伏级的信号。尽管如此，余老师对非植入式脑机接口的临床应用仍然比较看好。这是由于非植入式脑机接口具有无创性，安全性高，不需要进行脑部手术将电极植入大脑，避免了手术过程中可能出现的感染、出血以及对脑组织的损伤等风险。同时，这类脑机接口的操作简便性，可重复性好和适用范围广也为它们也应用创造了巨大的优势。
路线2是植入式的脑机接口。这类脑机接口支持高速通信，有着微米级别的分辨率、亚毫秒级别的精度以及毫伏级别的信号。但是，这类接口存在着有创性和系统使用不便等缺点，限制了其发展与应用。
在进行脑机接口研究现状的介绍后，余山老师指出了脑机接口目前面临的主要挑战，即：大跨度多学科交叉，单项技术极具挑战，系统集成度高等。为此，余老师分别从新型材料，植入技术，集成电路，神经科学，人工智能和临床医学领域进行了脑机接口相关技术与难题的分析与讲述。同时，余老师也总结出了三项需要攻克的关键技术，即：脑活动检测技术，脑活动调控技术和脑信息解码编码技术。
接下来，余山老师讲述了脑机接口已实现的应用，包括：利用脊髓电刺激使得脊髓损伤的猕猴重新恢复后肢支撑行走的能力，基于神经信号的语音合成和基于神经信号的手写字符生成等案例。并介绍了正在进行的用于人体运动疾病的脑机接口治疗手段。
最后，余老师开展了一个小实验，让同学们一起体验了大脑对视觉的调控能力以及脑机研究的必要性，并对未来高带宽、高兼容、闭环脑机接口进行了展望。
更多专家信息：
余山，中国科学院自动化研究所研究员，博士生导师，脑图谱与类脑智能实验室主任。于2000年、2005年在中国科学技术大学分别获生物学学士与博士学位。2005年至2014年在德国马克斯普朗克脑研究所、美国国立精神卫生研究所进行博士后研究。2014年9月加入中国科学院自动化研究所，结合实验神经科学与计算建模方法，致力于理解大脑皮层信息处理的网络机制，研究脑启发的人工智能算法，并探索新型脑机接口及其应用。目前在Nature Machine ln-telligence, Journal of Neuroscience, Cerebral Cortex, NeuralNetworks, eLife, IEEE TIP\MM\TCSV, AAAI, CVPR等刊物和会议发表文章60余篇。现任北京市脑网络组与类脑智能学会副理事长中国认知科学学会监事，中国神经科学学会、自动化学会、图形图像学会专业委员，BMC Neuroscience、Neuroelectronics 编委。
