金晶（右一）正在进行实验

青年报·青春上海见习记者 张振宇

老话说“十年磨一剑”，但对金晶来说，十年还不够。

二十多年前，金晶进入华东理工大学攻读硕士研究生，研究方向就是脑机接口。在当时，这还是一个相当冷门的领域，了解的人寥寥无几。“那时候的科幻电影，和脑机接口相关的桥段也不多。”金晶回忆道。

但即便如此，他还是义无反顾地一头“钻”了进去，开始“磨剑”。如今，当年那个意气风发的研究生两鬓已生出白发，他也成长为华东理工大学信息工程学院的教授。每当他看见行动障碍患者戴上团队研发的设备，仅凭“想一想”就能操控外部设备，帮助失能群体重新建立与世界的连接，金晶便觉得，“当年这条路走对了”。

前不久，好消息传来——金晶和他的团队荣获上海市自然科学奖一等奖。这对他既是鼓励，更是新的起点。“现在的脑机接口领域还有很多不足之处，那正是我未来努力的方向。我的目标，就是干到干不动的那一天。”

  起步     在“冷板凳”上听见“脑语”  

研究生入学后，导师让金晶选择研究方向，摆在他面前的是两个选项：一个是脑机接口，另一个是控制理论。那时他连脑机接口是什么都不太清楚，毕竟在当年的电影院里，与之相关的科幻片也少得可怜。他选择脑机接口的理由很纯粹——“因为喜欢探索未知的事物，好奇。”

后来他才明白，脑机接口就是在大脑与外部设备之间架设一条“信息通路”，让机器能够识别人的神经活动并做出响应。对于众多行动障碍患者来说，非植入式脑机接口无须开颅植入设备，安全性更高，因此被科学家视为恢复行动与沟通能力的重要技术路径。

然而研究一旦展开，难题便接踵而至。非植入式脑机接口主要通过头皮表面的脑电信号来“倾听”大脑，但这些信号本就极其微弱，传到头皮时不但衰减严重，还混杂着肌电、眼电和环境噪声等各种干扰。“这就像在嘈杂的人群中，试图分辨一个人的轻声细语。”金晶形容。

然而，“杂”只是脑机接口难以从实验室走向临床应用的其中一个难题。脑机接口的第二道难关，是“准”。

很多人以为，同样是想抬手、想握拳，不同人的大脑反应应该差不多，其实并非如此。每个人的大脑激活节律都有差异，有的人反应快，有的人反应慢；任务相关的脑区激活情况也存在差异。正因为如此，如果始终用固定时间窗口去截取脑电信号，就很容易“错过重点”，把真正有价值的任务信号淹没在杂乱背景中。

除了“看不清”“看不准”，还有一个问题就是“能不能普遍使用”。长期以来，脑机接口面临一个尴尬现实：很多系统在实验室里效果不错，但换一个人，就要重新采集大量数据、重新训练模型。这样一来，校准成本高、使用门槛高，严重限制了临床使用。

围绕这些问题，金晶和团队开始了持续二十余年的科研攻关。

  突破    为每个大脑找到专属“节拍”  

突破某个瓶颈，有时只需要一个意外的提醒。

二十年前，学界普遍使用静态观察法来寻找大脑反应的最佳时刻，金晶也不例外。“所谓静态观察法就类似于打标签，研究人员监测到脑电信号变强后，打上一个标签。”金晶说。通过这一方法，不少同行都取得了不错的成果，直到有一天，他在一场讲座上听到一位海外学者随口说的一句话：“你标记做得再好，怎么知道被试者的大脑在某个时刻一定会有反应？不同的人反应时间是不同的。”

这句话一下子触动了他。讲座结束后，金晶越想越觉得不对劲：如果始终用固定的时间窗口去“切”信号，那就好比用同一个节拍器指挥乐队中的所有声部，注定会把关键信息丢掉。顺着这个思路，他开始引入动态滑动时间窗适配机制，根据任务响应自动寻找最合适的时间窗口，并提出关联驱动的时域配准方法，使不同个体在执行同类任务时的神经响应时间能够更有效对齐。“还是用合唱来打比方，这种方法不再把所有人都强行卡在同一个拍点上，而是根据各自真实的节奏进行校正，让不同个体的脑信号真正‘对上拍’。”

从事科研多年，金晶养成了一个习惯：不只看自己领域的论文。他发现，脑机接口遇到的许多瓶颈，解法很可能藏在别的学科里。“就像化学反应，多种元素在一起才能反应，只有一种元素永远是静态的。”

最近几年，国产AI大模型的发展日新月异，这又让金晶看到了机会。他将脑机接口与人工智能大模型结合，用户只需用意念“想”出要控制什么，系统便能自动生成交互代码。类似的成果，国外同行半年之后才发表。

“做基础研究，越盯着自己的领域越不容易突破。”金晶说，“这就像走到十字路口，看看隔壁学科在做什么，借一把‘斧头’过来，墙就劈开了。”这些突破，不是靠“死磕”得来的，而是靠“看见”。

  未来    把“脑洞”的力量带进现实  

对科研来说，实验室的成功从来不等同于项目的真正落地，更大的挑战总是在后面等着。

2016年，金晶和团队把实验室里的脑机接口设备带到了华山医院康复医学科，开始探索脑机接口如何帮助脑卒中患者恢复运动功能。18个月里，科研人员与康复医生、患者共同调试设备、优化算法，让患者通过大脑中“想动”的意图驱动康复训练。在无法自主活动的情况下，患者依然能够借助脑机接口激活受损运动通路，重新建立大脑与身体之间的连接，为脑卒中康复打开了一条全新的路径。

“这个设备什么时候能够真正普及？”这是许多脑卒中患者在体验脑机接口康复训练后的共同期待。金晶回忆，早期的脑机接口系统仍处于实验探索阶段，设备复杂、成本高，主要用于科研验证，距离临床普及还有较大距离。

随着技术不断成熟，团队持续推进医工融合与成果转化，目前和上海公司合作开发的脑机接口康复系统已取得4项医疗器械注册证，并在国内50余家医院开展临床应用，累计服务5000余名患者，为脑卒中患者运动功能恢复提供了新的康复手段。

但金晶认为，脑机接口真正惠及更多患者，还需要进一步降低成本、提升可及性。“目前医院端设备能够满足专业康复需求，但很多脑卒中患者出院后仍面临长期康复训练的问题，家庭场景中的连续康复需求更加迫切。”因此，团队正在进一步探索设备的小型化、轻量化和智能化，开发面向家庭应用的简化版脑机接口康复设备，推动脑机接口技术从医院走向家庭，从少数患者受益走向更广泛的人群应用。

除了医疗应用，脑机接口未来还将在智能交互、远程作业等领域展现更广阔的应用前景。其中，脑机混合交互系统有望成为复杂环境下增强人类能力的重要技术方向。“比如在灾害救援场景中。”金晶介绍，目前机械狗、无人机等智能装备已经具备环境感知、运动控制和自主导航等能力，在实验探索和技术验证中展现出辅助复杂任务的潜力。但面对真实灾害环境中高度不确定、动态变化的场景，仍需要人类专家进行实时判断和智能决策。

未来，随着技术的发展，有望构建脑机混合交互系统，实现人与智能装备之间更加自然、高效的协同。救援人员可以通过脑信号、语音、动作捕捉以及虚拟现实等多种交互方式，对远端智能装备进行任务指挥；机器人则利用视觉、声音、触觉等多模态传感器获取现场信息，并通过智能分析和沉浸式交互方式反馈给操作者。这种“人在远端、机器在现场”的新型交互模式，有望帮助救援人员减少进入危险区域的风险，提高复杂环境下的信息获取和任务执行能力，为灾害救援提供新的技术路径。

二十年多年的时间过去，脑机接口在电影院的荧幕上出现的频率愈发频繁。当年的冷门“脑洞”，变成了如今炙手可热的前沿赛道，越来越多年轻人加入进来，也让金晶对这个领域的未来更有信心。“我二十多年前走的这条路，现在看越来越宽了。”对金晶来说，把当年从科幻里走出来的“脑洞”，真正变成能帮到人的现实，这就是他和团队一步步描画的未来。

青年报·青春上海见习记者 张振宇

编辑：陆天逸

来源：青春上海News—24小时青年报