双眼紧盯屏幕 ,用意念指挥机械臂平稳伸出,精准抓起一块红色积木放入指定区域,全程无需手柄操控,也没有语音指令 ,整个过程都在悄无声息的人机协同中完成。这不是科幻电影,而是前昨两天在沪举行的2025脑机接口大会竞技赛现场 。
作为国内首届大规模多赛道脑机接口竞技赛,这场“无需动手”的比赛吸引了全国63支队伍报名 ,40支晋级决赛,参赛者平均年龄仅25岁。在脑控小车 、脑控机械臂、情绪识别、疲劳监测四大赛道上,选手们头戴布满电极的脑电帽 ,仅凭注视与思维活动,就能驱动小车飞驰、操控机械臂抓取积木;而内心的情绪起伏与身体的疲惫状态也可被系统实时捕捉,在屏幕上化作波动曲线——整场比赛犹如一场激烈“暗战 ”。
一眼令下 ,机器随“念”而动
赛场中央,一辆小车正灵巧绕过弯道,在操控者眼中 ,它们只是屏幕上高频闪烁的方块。这些方块以不同频率明灭,触发大脑同步产生脑电信号;系统识别后,将这些信号转化为“前进”“左转”等指令,驱动小车自动驾驶完成赛道任务 。
“最快队伍一分钟跑完全程 ,慢的要四五分钟。 ”赛事评委说,差距不在硬件,而在算法设计 ,“有的团队只设4个指令,只能做些简单操作但比较稳定;有的则挑战20个指令,精度更高但容错率低”。
赛场另一侧 ,西北工业大学人工智能学院团队正在进行脑控机械臂项目决赛:4个彩色积木在脑电信号的控制下,依次被抓起 、移动,并准确落入垃圾桶 。“这就像一套脑电摩斯密码。”队员解释道 ,“你看哪个闪烁频率的方块,大脑就发出对应‘密码’,系统将它破译成机械臂的动作。 ”他指了指头上的设备说 ,最大挑战是非侵入式脑机接口信号太微弱,隔着厚厚的颅骨采集信号,就像隔着墙偷听悄悄话 。
比赛中一个小插曲,印证了脑电设备对环境的敏感。第二轮比赛时 ,选手前三次操作流畅,第四次却频频出错。“正好一批观众围过来,操控的同学走了神 ,信号就乱了 。”队员坦言,想要赢得比赛,算法精度、设备稳定性、操控者专注度 ,缺一不可。
情绪难以表达,大脑不会说谎
情绪识别赛道上,一位被试者正静静观看视频 ,面无表情。但电脑屏幕上,一条曲线已悄然下探——系统判定他处于“低落”状态 。
“嘴上说‘我没事’,大脑会‘说实话’。 ”上海交通大学仿脑计算与机器智能研究中心博士生刘轩豪介绍 ,他们开发的脑机系统好比一台“情绪测谎仪”,融合脑电 、眼动、麦克风等多模态数据,几秒内就能输出“开心”或“难过 ”的数值,并生成脑电波形图。
传统抑郁症诊断依赖量表或访谈 ,但患者常常难以准确表达复杂情绪,脑电信号提供了一个更诚实的窗口。目前,团队已与市精神卫生中心合作 ,采集数百人次抑郁相关脑电数据,为抑郁症客观诊断与早期干预探索新路径 。
如果说情绪识别脑机接口让无声情感有了度量尺,现场另一支团队已从监测情绪走向了调控情绪的闭环 ,而技术开发初衷是为了应对一个生理窘境。
“考前紧张,孩子频繁想上厕所,这不是调皮 ,而是焦虑诱发的膀胱过度活动症。”复旦大学附属华山医院贾杰教授课题组医生薛川说,团队与锦奇智慧医疗联合开发的系统,能在识别焦虑后通过外周设备与意念诱发 ,调节膀胱张力,缓解尿急 。
眼下,这项针对青少年情绪调控的技术正在造福更多脊髓损伤患者。薛川介绍,99%的脊髓损伤患者存在泌尿功能障碍 ,意识清醒却无法控制排尿,长期依赖导尿管,严重影响生活质量。团队最新临床试验显示 ,至少一半患者在4-5次治疗后可拔除尿管实现自主排尿;10次治疗后,多数人能憋尿1-2分钟,足够患者作出反应 ,提升生活品质 。未来,该技术还计划拓展至阿尔茨海默病、帕金森等神经退行性疾病的治疗。
戴上头环,在人即将犯错前预警
“很多人熬了一整夜 ,自我感觉‘还行’,但脑电已显示重度疲劳。”疲劳监测赛道评委告诉记者,有时主观感受带有“滤镜 ” ,而脑电波的变化能客观反映精神负荷与警觉度下降 。
比赛现场,电子科技大学脑力续航队带来一款智能头环,无实体按键,佩戴自动开机 ,使用便利。“这个头环可在人即将‘犯错’前发出预警。”带队老师谢佳欣举例说,长途司机眼皮开始打架的瞬间,头环能通过振动唤醒司机的注意力 。
谢佳欣注意到其他参赛队伍的监测技术 ,除了头环,还有贴片式 、嵌入安全帽的传感器等。“从信号层面讲,头环和贴片没有本质差异 ,关键在应用场景。”在他看来,贴片接触更稳,但是一次性耗材;头环即戴即用 ,更适合移动场景。
“没有一把万能钥匙 。”谢佳欣说,实际应用中很难找到普世通用的完美方案,一切都要与应用场景挂钩 ,让技术出现在那个最需要它的地方。
文丨金奕伶
编辑丨芦李娜
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