随着电影阿凡达的热播，茶余饭后，有些朋友会来跟我谈论阿凡达，并问我现在脑机接口技术离阿凡达还有多远。呵呵，那可就远了。

 通过意念控制机器是人类一直以来的梦想。随着科学技术的不断进步，这个梦想已不再遥远。近年来，脑机接口 ( Brain Computer Interface，BCI ) 为用意念控制外部设备提供了可行手段。  脑机接口采集并分析反映人脑活动状态的电生理信号，识别人的主观意图，进而转化为控制信息控制外部设备或装置。这种技术不依赖人体通过神经系统控制肌肉的正常通路，在脑和外部环境之间起到传递信息的作用。因此，脑机接口技术可以辅助很多因神经肌肉损伤而行动受阻碍的疾病患者，尤其是肌萎缩性脊髓侧索硬化病患者 (amyotrophic lateral sclerosis, ALS) 和脑神经损伤病人，进行自我照顾或自主的肌肉控制等。

目前脑机接口中常用的信号是头皮脑电信号（Electroencephalography，EEG）。脑电是脑细胞群体发放电所产生的宏观现象，当大脑活动的时候，会产生特定的脑电信号。脑电自1929年被发现以来，已被证明其中包含反映脑功能认知活动的成分，并成功应用于认知科学和疾病诊断等领域。实现脑机接口的关键部分是对脑电数据的分析和处理。现阶段还存在许多困难：虽然使用先进的信号采集设备已能够检测非常微弱的脑电信号，但是脑电信号中不可避免的掺杂了各种噪声，使得数据的信噪比较低。近年来脑电数据处理的相关研究取得了令人瞩目的成绩，同时，信息科学与技术的不断进步也使得实时快速处理大量数据成为可能。借助于这些成果，脑机接口的技术得到了快速的发展，研究群体和组织也迅速壮大。

脑机接口技术的研究和关键技术问题的解决不仅需要其他学科领域的发展，而且能够反过来促进诸如认知神经科学、心理学、模式识别、信号处理和电子技术的交叉与发展。我们有理由相信脑机接口技术在不久的将来会有着深刻的影响并得到广泛的应用。

导演詹姆斯·卡梅隆的电影中也是利用人脑来直接控制身体外的“阿凡达”（Avatar）。阿凡达是利用克隆技术，将人类与Na'vi人的DNA混血，培养出身高近3米高的一种克隆Na'vi人。但阿凡达本身没有思维，可志以让人类的意识进驻其中，成为人类可以自由活动的“化身”。然而并不是任何人都可以操纵这个克隆Na'vi人，只有DNA与他身上DNA相符的人才有这样的能力。必须是由提供DNA的人类躺在特制的设备中，人类的思维通过无线技术传递给阿凡达。

电影中是虚构的，当然其中提到的读脑（Mind Reading）远远超出了如今科技所能达到的水平：

（1）信号采集技术。电影中没有说到底如何采集脑活动信号，只是说人躺进其中的设备中，人的意识，情绪等所有活动都被准确无损的复制到阿凡达的大脑中。而现实中，目前不管是脑电（EEG），功能磁共振成像（fMRI），还是脑磁（MEG），及近红外谱（NIRS）。以及对人脑有一定侵入性的脑皮层电图（ECOG），现在都还不能从时间和空间两个维度上准确刻画人脑的全部活动状态。但可以肯定的是，脑机接口中所用到的这些记录人脑活动的方式虽然精度不高，但已经证明人的主观意识是有物质基础的。

（2）脑信号的转变。脑机接口中，EEG等脑信号是载体，它从人脑传递到计算机，计算机从中识别出人的主观意图。这个过程中通过EEG载体，把人的主观意图从人脑直接传递给计算机，计算机将这个识别出来的主观意图转化为控制信号。而电影中因为阿凡达自己有可以直接接受人脑信号的大脑，所以只需要数据的复制，不需要对脑信号进行外在的转变，阿凡达的大脑自动能通过它的外周神经系统控制阿凡达的肢体，就跟我们正常人一样，根本分不出是来自哪个大脑的信号。

（3）受控体。目前的脑机接口技术中有利用人脑来控制外部机设备或电脑鼠标的运动，也有输入字符的“虚拟打字机”，还有我们课题组完成的自动图片分类等应用。国内外也有研究将控制信号从外界传送给小老鼠，鸟等动物，这是这类应用中控制信号的流向不同。但这些受控体都没有接受情感类的信号，也不存在表情。而电影中的阿凡达，是个有血有肉的活体，有正常人的情感和喜怒哀乐。

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