用“意念控制”帮患者进行康复训练
“脑机交互”跑出实验室
“如何将这些最新的研究成果应用到现实生活中，是我们一直在做的事。”在西安交通大学实验室里，机械工程学院智能检测与仪器研究所所长徐光华教授对中国青年报·中青在线记者说。
在他身边，摆置运行着的是颇有神秘感的各种“脑控人机交互设备”——可以用意念指挥的轮椅、拐杖，靠眼睛控制的拼写设备，以及主动捕捉大脑意识即可指挥机械运行，帮助脑卒中患者康复的训练设备。
在前不久举办的“联想高校AI精英挑战赛”中，这个“脑控人机交互及康复训练系统”大显身手，一举斩获全国总冠军。
脑机接口，让意念控制不再科幻
“简单说，脑控就是传说中的‘意念控制’。”徐光华介绍，它是通过“脑机接口”对脑电波进行捕捉，实现人机交互的一种技术，“脑机接口”是将人和机器连接起来的一条通路。
在实验室，团队成员为记者演示了用于脑卒中后遗症患者康复训练的系统：一个虚拟人物在屏幕上向前方走动，这样的运动场景即可刺激脑患者的运动感知神经，诱发其跟随走动的意念。
对正常人群来说，这样的意念会通过他们的运动中枢神经，进一步刺激运动控制神经，从而进行自主行动。但对于脑卒中后遗症患者，这样的通路显然已受到一定损伤。
这时，脑机接口的作用就会显现出来：通过脑机接口，运动意念会被捕捉出来，传导并指挥配套的康复床开始机械运行，以此来带动患者的肢体运动，从而实现主、被动的协同训练。
这样的肢体运动，又会反过来刺激患者大脑内的运动感知和运动控制神经，使其主动康复的意愿越来越强，在最大程度上实现对神经的激发、重塑，使受损神经得到有效康复，直至帮助患者恢复行走能力。
在业界看来，这样的脑机交互康复系统有着极强的产业化价值。
我国脑卒中发病率正在以每年近9%的速度增加。这意味着，我国每年新发病例约有150万~200万人。到2030年，国内脑卒中患者将达3177万人。除此之外，每年新增的需要康复训练的老年人、残疾人也有约500万人。
由此反观我国目前所采用的传统康复方式，如针灸、按摩、被动训练等，大多比较被动，很难唤起患者主动的运动意念，也容易因疲劳产生抗拒心理。也正因如此，国内脑卒中后遗症患者的治愈率不到50%。
在这种情况下，能够调动主被动协同训练、被称为新型康复方法的“脑机交互康复训练系统”，就拥有了无可比拟的技术优势和广阔市场前景。
徐光华说，经过一年多的医院对照实验，使用脑控康复床进行训练的患者，康复效果明显优于传统训练患者：不仅训练效果提升了20%，认知能力也得到大幅度改善。
产业化需求贯穿研发过程
事实上，从2000年由徐光华指导的“智能检测与脑控交互团队”成立，成果的产业化思考和实践就一直贯穿始终。
“给机器看病”是30年来徐光华一直从事的专业——就是为运行中的机械设备进行诊断分析。2000年前后，机械检测诊断学科进入低潮时期，“需要考虑探索一些新的方向。”
作为高校团队，科研方向的选择须考虑“3线交叉”：属于国家重点需求，具有可观的经济价值和学术研究价值。“脑机接口和人机交互研究”进入徐光华的视野。
“这是一个前沿领域，国内外从事相关研究的很少，且都只是一些初期探索。”而其研究路径，也大都基于信号处理、模识别、人工智能等方法，“恰好与我们之前的机械专业研究范围部分交叉。”
从脑电信号处理入手，徐光华团队开始向脑机接口领域进军。“作为工科研究，产业化是其先导核心，而产业化的前提无疑是要面向实际需求、注重应用。”
“睿眼随心”是团队的一项重点成果。针对渐冻症患者，机械学院研究生王浩冲在徐教授指导下，创立了“睿眼随心”创业团队。
所谓“睿眼随心”，是指用眼睛来表达心意。它如何实现？人脑中，脑电信号十分微弱，且噪声干扰强，很难识别读取。采用视觉运动诱导的方法后，患者只要戴上一顶布有若干电子传感器的帽子，看着一定频率的刺激范式，就会产生能够被采集、分析的脑电波。通过电脑算法，脑电波被进一步处理，就能实现语音输出。
从“睿眼随心”到脑控轮椅、脑控键盘、脑控鼠标，被形象称为“渐冻人套餐”的这一系列成果，不仅入驻国家级创客空间，进行创业孵化，还与相关协会合作，展开了临床应用试点。不断的尝试也为团队日后选定的“脑控人机交互及康复训练系统”的产业化应用探明了道路。
模式探索，科研转化面临更大挑战
2010年前后，“脑机接口”热度大增，“团队也先后拿回多项权威赛事大奖，技术达到了国内领先水平。”但在徐光华看来，团队正在进行一场更大的挑战——对高校成果的产业化，进行一次模式探索。
“一项科研成果，从高校到市场，尚缺乏有效的技术转化途径。”高校里的教授，很难自己去做公司，时间、精力上不允许，搞不好很容易造成科研、市场的“双输”。同时，知识产权利用分享机制的缺失，也使高校很难与社会公司实现“交底”合作。
高校有学生、原创技术，再结合社会资源，三者的结合能否给出最佳解题方式？徐光华认为，学生富有激情，且硕士、博士都对专业技术有着深入理解和掌握。学校的科研力量，在后期发展上可以做一定支撑。而社会力量，可以提供资金、管理、市场的全方位扶持。
应用领域的进一步扩大，正为“脑机交互”产业化提供更为广阔的空间。在美国，甚至已有科学家开始研究如何利用脑机交互，提高正常人群的学习能力和效果。“这样的研究方向，已不只是针对个体，而是会影响整个人类的学习和认知。”
而对交大团队的每一位成员来说，“将一个想法从实验室应用到生活中，都是更全面的锻炼和更艰巨的挑战。”目前，“脑控交互与康复机器人项目”团队已具备创业团队的雏形——“技术支撑由校方的‘创新团队’提供；资金、管理、市场由‘创业团队’来做。”这里所指的“创业团队”是创新团队在与联想创投全面合作后，新组建的一支具有市场化思维、商业化运作模式的全新团队。
“联想创投的加入，不仅为我们的创新团队提供了资金支持，更重要的是带来了前所未有的商业化思考和市场资源支持。”徐光华告诉记者，联想创投力推的“大健康计划”，及其拥有的多家机器人公司等资源链条，无疑为项目转化提供了强有力的支撑。
目前，创业团队已着手展开管理、市场类人才的招募。公司“云观医疗”的正式注册也在紧锣密鼓进行。
中国青年报·中青在线记者 孙海华 来源：中国青年报
原标题：“脑机交互”跑出实验室|患者|脑电波|徐光华
