2021年6月5日，2021年全球人工智能技术大会在浙江省杭州市举行。CAAI脑机融合与生物机器智能专委会主任、浙江大学教授、国家杰青获得者潘纲在大会上作“脑机交互与脑机智能”的主题报告，报告内容从人工智能的趋势、脑机智能的未来、浙江大学的发展及国外发展、脑机在医学上的临床应用这四个方面展开。

潘纲教授指出，以前的人工智能有三大流派，分别是连接主义、符号主义和行为主义，在有了脑机接口技术以后，信息手段连接生物脑日益丰富，生物脑与计算机系统的相互融合成为可能，通过连接脑去做未来人工智能发展成为一种新的趋势。

图1 人工智能的新趋势

基于这个角度来看，我国脑机技术处于一个非常独特的位置，主要分为三个重要组成部分：1.认识脑 2.模拟脑 3.保护脑 。认识脑就是窥探脑结构，探索脑功能，模拟脑就是类脑计算与脑机智能，保护脑就是对脑疾病进行精准、量化的诊疗，而脑机交互和脑机接口在这三个部分中都扮演着不可缺少的部分。

图2 中国的脑计划

潘纲教授接着指出，从未来来看，在脑机接口基础上，智能发展形态会发展出一个新的形态——脑机混合智能（Cyborg Intelligence），它不完全是一个数字系统，而是一个混合系统，在神经的尺度上将生物智能、机器智能、人类智能融合在一起 。

图3 脑机混合智能的概念

浙江大学脑机团队经过十几年的研究，从脑机I/O技术设备和脑机计算算法到脑机平台的建立最后到开发脑机应用系统，做了很多具有探索性的研究，其中比较具有代表性的就是建立了完备的“鼠、猴、人”脑机研究平台。其中一个例子就是在大鼠的不同脑区植入电极，通过外部的神经信号进行刺激从而来改变大鼠的一些行为，通过视频我们可以看出，经过听视觉增强的机械化大鼠可以很迅速的完成走管道、爬楼梯、高空跳落等一系列动作，而没有经过干预的大鼠就会待在原地不动。

图4 浙江大学“鼠、猴、人”研究中对大鼠的实验

同时潘纲教授也举出了国外的一些在脑机方面的成就，美国加州大学旧金山分校在2019年设计出了一种神经解码器，利用人类皮层活动中编码的运动学和声音特征，通过植入皮层里的信号，将脑信号转换为可理解的合成语音，将人想说的话重构出来，并以流利说话者的速度输出，准确率高达90%左右，但缺点是需要讲出来，不能只通过想象实现。

图5 加州大学在脑机方面的研究

在2021年5月份，美国斯坦福大学在瘫痪患者大脑运动皮层植入微电极阵列，通过算法解码神经信号的手部书写运动信息实时翻译成文字，可以很快的将想说的话翻译出来，而且速度高达90字符每分钟，实现了一个里程碑式的突破。

图6 斯坦福大学在脑机方面的研究

潘纲教授还指出，现在脑机交互信号的采集主要是电信号，而电信号采集分为侵入式和非侵入式采集，非侵入式电信号采集有个很大的缺点就是所收集的电信号是几十万甚至几百万神经元的信息，导致信息的采集很不精确。所以现在在一些病人临床实验用的都是侵入式的电极，侵入式电极就是侵入大脑皮层，它的优点就是采样率高达30KHz，可采集单个神经元的信号，所采集的信息就很精确了。

图7 脑机交互信号的采集——电信号

在神经方面的临床应用中，国际上最具有代表性的就是对帕金森患者进行电刺激治疗，帕金森患者主要是因为大脑的某一特定区域电信号乱发放，导致行为不受约束，通过视频可以看出，一开始帕金森患者走路颤颤巍巍，在通上持续性的电刺激后，患者走路就和正常人相差无几了，效果十分明显。

图8 临床上对帕金森患者的电刺激治疗

在报告的最后，潘纲教授认为在未来，人工智能的趋势一定要脑机进行结合，脑机混合智能将是未来的发展趋势，无论是在生活上，科技上，娱乐上还是医疗上，都将给人们带来很多福利与便捷。

潘纲，浙江大学计算机学院教授、博导，国家杰出青年基金获得者，入选国家“万人计划”科技创新领军人才，计算机辅助设计与图形学国家重点实验室副主任，计算机系统结构与网络安全研究所副所长，中国人工智能学会常务理事，中国人工智能学会脑机融合与生物机器智能专委会主任委员，中国计算机学会普适计算专委会副主任委员。分别于1998年、2004年获得浙江大学学士与博士学位，2007年美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)访问交流。主要研究方向为人工智能、脑机接口、类脑计算、计算机视觉、普适计算等。已发表论文100多篇（包括IEEE TPAMI、TBME、TNNLS、ACM Computing Surveys等国际一流刊物，以及NIPS, AAAI, IJCAI, CVPR, ICCV, ECCV, UbiComp等国际一流会议），获授权发明专利40项。

科研成果获国家科学技术进步奖二等奖（第2完成人）、教育部科技进步一等奖（第2完成人）、入选中国高等学校十大科技进展。获CCF-IEEE CS青年科学家奖(2016)、IEEE TCSC Award for Excellence (Middle Career Researcher, 2018)、教育部新世纪优秀人才支持计划(2013)、浙江省“新世纪151人才工程”第一层次培养人员(2016) 、浙江省杰出青年科学基金(2014)、微软学者奖学金(2000)等。目前担任《IEEE Trans. Neural Networks and Learning Systems》、《IEEE Trans. Cybernetics》、《IEEE Systems Journal》、《IEEE Trans. Cognitive and Developmental Systems》等多个国际期刊编委。