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开篇专栏得益于《流浪地球》、《水星的播种》等科幻作品。壮观的科学装置和壮观的宇宙场景栩栩如生,奇妙的想象力和抽象的科学概念也栩栩如生。科幻作品是科学理性与人性温情的交汇。他们经常通过讲述未来的故事来思考和回应技术对现实的影响。随着现代科学技术的快速发展,尖端技术层出不穷,未来的发展实践也为科幻小说的创作插上了想象的翅膀。从现在起,本期我们将开设“聊科“科幻中的科学”栏目,为大家呈现科学故事。通过结合科幻作品中的场景描述,了解现实世界的概念、前沿知识和科技成果。从《黑客帝国》沉浸式的虚拟世界到《阿凡达》中的跨物种思维联系,科幻小说中脑机接口技术的巨大想象力始终体现着人类超越自身极限的渴望。脑机接口技术如何连接患者?谁与世界一起遭受神经损伤?其本质在于在“大脑”与“机器”之间建立高速双向信息通道,利用电、磁、光、超声波等手段对大脑信号进行高精度采集和解码。然后,强大的人工智能算法充当“实时翻译器”,从复杂的神经信号中精确识别特定意图,例如“移动手臂”,并将其转换为外部的执行指令。设备(如机械臂),同时解码解码结果并将其写入大脑,根据接触程度提供干预神经活动和治疗疾病的可能性。就脑组织而言,现有技术分为三大类:侵入式、半侵入式和非侵入式。侵入性,每种技术都面临生物相容性、信号准确性和安全性方面的挑战。目前,世界一流的脑机接口技术的发展正呈现出从基本运动功能的重建向高级感官乃至认知能力的恢复拓展的趋势,而我国也不仅仅在这场全球竞争中得到了快速发展。除了推动国内产业发展,关键技术进步也不断,2025年,中科院脑科学与智能技术卓越中心等部门成功汽车使用小型、柔性和超柔性神经电极进行了侵入性脑机接口的前瞻性临床试验,显着减少了对脑组织的潜在损伤。 “北脑一号”半侵入系统等系统也已在运动康复、航天员训练等场景中成功植入人体……我国脑机接口产业初具规模,脑机接口技术特别是在重要的医疗应用方面还需要“规模化”走向大规模产业化。一般来说,主要挑战是生物相容性、信号稳定性和系统可靠性。对于非侵入式设备来说,如何克服头皮和头骨中的信号衰减,并在复杂的噪声环境下实现稳定、准确的解码仍然是一个挑战。此外,伦理和数据隐私问题也不容忽视,迫切需要建立R严格的监管框架和行业标准。展望未来,脑机接口技术的潜力远远超出“修复”缺陷。它正在进入“增强”人类能力以及“融合”人类和计算智能的深水区。脑机接口技术还可用于提高记忆效率,实现非语言的“脑对脑交流”,将数字世界的海量信息直接转化为感知体验。然而,他的终极愿景在于“人与机器的共生”。当人脑的低功耗、高适应性和创造性直觉与计算机的海量存储、精确计算和高速互联能力相结合时,未来脑机接口技术将从主要处理虚拟信息的数据智能时代,迈向可直接、间接地处理虚拟信息的物理智能时代。精确控制物理实体,它将引领我们进入智能时代。最终,它将带来一个生物智能时代,我们将与机器和环境深深扎根并共生,重新定义生命的边界。 (中国科学院院士、南京大学副校长、本刊记者姚学清编译)
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