从科幻到现实从发现到应用：脑机接口读书会启动！会议室二

　　脑机接口是通过读取大脑神经信号来实现人脑与外部设备交流与控制的前沿技术。作为一个前沿交叉领域，脑机接口技术是跨学科研究的典型代表，融合了控制科学、神经科学、计算机科学、工程学等多个学科领域。针对相关领域，集智已经举办了多个系列读书会与课程，追踪计算神经科学、NeuroAI、神经动力学模型、控制科学等进展。

　　脑机接口是数十年来科幻文学频频使用的关键设定。阿瑟·克拉克在1956年的《城市与星辰》中，设想人们通过直接与城市中央计算机链接，将自己的思想上传到机器中。威廉·吉布森在1984年的《神经漫游者》中，设想人可以通过神经接口直连全球计算机网络，开启赛博空间。从《攻壳机动队》中实现全脑移植的人形机器人草薙素子，到《黑客帝国》中通过脑机接口进入矩阵、步步成神的尼奥，再到《阿凡达》中通过脑机接口实现与人类驾驶员感官意识全连通的阿凡达，科幻世界中的脑机接口神乎其神。

　　同时，自1973年雅克·维达尔首次提出脑机接口的概念已经过去半个多世纪，其颠覆性应用也逐渐进入了日常生活。在脑机接口的帮助下，数百万失聪人士通过人工耳蜗逐步恢复了听力；一些渐冻症患者甚至完全瘫痪人士，通过脑机接口实现生成文字或语音进行交流甚至运动控制；许多神经系统疾病患者通过深脑刺激等脑机接口技术获得了治疗。在2024年2月，埃隆·马斯克的Neuralink公司更是宣称接受其脑机接口设备植入的人已能通过意念控制电脑鼠标。

　　脑机接口的一系列研究，源于百年前的1924年，那时Hans Berger首次从人脑中检测到脑电波。这一开创性发现奠定了脑电图（EEG）的基础，也为大脑功能状态的研究开启了新的篇章。到了1950年，Norbert Wiener提出了“控制论”，开创了对生命系统（包括人、动物和机器）行为共性的研究，以及对人与机器交互共生机制的探索。此后控制理论与技术蓬勃发展，成为当今脑机接口的技术基础。1969年，美国科学家Eberhard Fetz的实验发现，猴子大脑的神经元活动可以引导金属丝，从而导致生物反馈仪指针的偏移。这标志着科学家首次证实了脑电波可以控制外部设备，虽然菲兹当时并未意识到他实际上创造了世界上的第一个脑机接口。这是脑机接口技术的三大源流。

　　此后，脑机接口逐渐从科学幻想进入科研实证。1988年，Farwell和Donchin利用脑电图中的P300事件相关电位设计了拼写系统，开启了新的沟通方式，这是脑机接口技术发展的一个重要里程碑。1998年，Philip Kennedy首次将神经电极植入人脑，打开了从人脑中获取并解读神经信号的可能性。1999年，Birbaumer团队成功利用脑机接口技术，通过控制慢皮层电位的幅度变化，使病人能够通过“思维翻译器”进行文字拼写。迈入21世纪，脑机接口技术发展并入快车道，机械战甲、意念打字、治疗癫痫、改善认知……脑机接口的应用里程碑接连到来，巨大发展图景正徐徐展开。

　　本季“脑机接口”读书会正值脑电研究100周年、脑机接口51周年之际，将沿袭历史脉络，深度探讨最新的脑机接口技术，以及未来重要发展方向。读书会将全面探讨无创、微创和有创三种信号交互方式，围绕信号输入和输出两大模块，分别涵盖情绪调控、视觉重建、运动调节等方法，以及语言解码、运动学习和眼动控制等诸多脑机接口应用方向。此外，对于微创或有创的脑机接口，我们还将探究植入体的设计与原理。

　　本季读书会的目标是，既帮助研究者和从业者全面理解脑机接口，推动国内高质量的交流合作，也为对复杂科学和跨学科研究感兴趣的朋友提供思考人机复杂系统的思维脚手架。我们期待您的加入，共同揭示脑机接口技术的未来可能。

　　本季读书会运营负责人周莉，集智科学研究中心副秘书长。兴趣领域：认知的边界，认知的普遍性与差异性，个体与群体的认知与决策，社区营造。

　　具有一定神经科学、系统科学、信息科学、物理学、数学以及计算机科学的学科背景，在领域内有一定的研究基础，想进一步进行交叉学科研究与交流的学者、研究生、本科生。

　　对复杂科学充满激情，对世界，特别是生命与大脑的本质充满好奇的探索者，且具备一定的英文文献阅读能力的探索者。

　　本读书会谢绝参与的对象为确保专业性和讨论的聚焦，本读书会谢绝脱离读书会主题和复杂科学问题本身的空泛的哲学和思辨式讨论；不提倡过度引申在社会、人文、管理、政治、经济等应用层面的讨论。我们将对参与人员进行筛选，如果出现讨论内容不符合要求、经提醒无效者，会被移除群聊并对未参与部分退费，解释权归集智俱乐部所有。

　　运行模式本季读书会预计讨论分享8-10次，以主题分享的形式按照暂定框架贯次展开；每周进行线上会议，与会者可以广泛参与讨论，会后可以获得视频回放持续学习。

　　举办时间从2024年5月18日开始，每周六19:00-21:00，持续时间预计8-10 周。我们也会对每次分享的内容进行录制，剪辑后发布在集智斑图网站上，供读书会成员回看，因此报名的成员可以根据自己的时间自由安排学习时间。

　　参与方式此次读书会为线上闭门读书会，采用的会议软件是腾讯会议（请提前下载安装）。在扫码完成报名并添加负责人微信后，负责人会将您拉入交流社区（微信群），入群后告知具体的会议号码。

　　共学共研模式与退费机制读书会采用共学共研的机制，围绕前沿主题进行内容梳理和沉淀。读书会成员可通过内容共创任务获得积分，解锁更多网站内容，积分达到标准后可退费。发起人和主讲人作为读书会成员，均遵循内容共创共享的退费机制，暂无其他金钱激励。读书会成员可以在读书会期间申请成为主讲人，分享或领读相关研究。

　　参与社区内容共创任务：读书会笔记、百科词条、公众号文章、论文解读分享等不同难度共创任务，在学习中贡献，在付出中收获。

　　PS：具体参与方式可以加入读书会后查看对应的共创任务列表，领取任务，与运营负责人沟通详情，上述规则的最终解释权归集智俱乐部所有。

　　脑机接口五十年和未来技术展望推荐人：高小榕基于柔性电子技术提出了一种自适应、自支撑的耳内柔性三维附壁攀爬神经电子器件（SpiralE），分别利用基于稳态视觉诱发电位（SSVEP）的视觉脑机接口和基于鸡尾酒会效应的听觉脑机接口实验对该器件进行了应用测试。SpiralE的设计实现与应用测试验证了其在构建无创脑机接口系统方面的独特优势，提升了脑机接口的易用性与泛用性，推动了可穿戴脑机接口技术的发展。Wang, Zhouheng, et al. Conformal in-ear bioelectronics for visual and auditory brain-computer interfaces.Nature Communications14.1 (2023): 4213.视觉脑机接口的首要任务是提高信息传输速率以实现高速通信。利用信息论研究视觉诱发通道的特征和容量，以评估白噪声刺激下信息率的上下限。并在此基础上，提出了一种宽带白噪声脑机接口，实验验证宽带脑机接口的性能优于稳态视觉诱发电位脑机接口7比特/秒，创下了50比特/秒的记录，为广义感觉诱发脑机接口的开发提供宝贵见解。Shi, Nanlin, et al. Estimating and approaching the maximum information rate of noninvasive visual brain-computer interface.NeuroImage(2024): 120548.脑机接口在大脑和外部设备之间建立了直接的通信通道。随着神经技术和人工智能的最新进展，脑机交互中的大脑信号已经从感觉和感知提升到更高级别的认知活动。尽管脑机接口领域在过去几十年中发展迅速，但看似无关的脑机接口系统背后的核心技术和创新思想从未从进化的角度进行总结。通过梳理脑机接口范式，提出了广义脑机接口技术的进化模型，该模型包括三个阶段：接口、交互和智能（I3）。Gao, Xiaorong, et al. Interface, interaction, and intelligence in generalized brain–computer interfaces.Trends in cognitive sciences25.8 (2021): 671-684.

　　读书会活动始于 2008 年，至今已经有 50 余个主题，内容涵盖复杂系统、人工智能、脑与意识、生命科学、因果科学、高阶网络等。凝聚了众多优秀科研工作者，促进了科研合作发表论文，孵化了许多科研产品。如：2013 年的“深度学习”读书会孕育了彩云天气 APP，2015 年的“集体注意力流”读书会产生了众包书籍《走近2050》，2020年的开始因果科学读书会孕育了全国最大的因果科学社区等。

　　集智俱乐部成立于 2003 年，是一个从事学术研究、享受科学乐趣的探索者的团体，也是国内最早的研究人工智能、复杂系统的科学社区。它倡导以平等开放的态度、科学实证的精神，进行跨学科的研究与交流，力图搭建一个中国的 “没有围墙的研究所”。

　　集智学园成立于2016年，是集智俱乐部孕育的创业团队。集智学园致力于传播复杂性科学、人工智能等前沿知识和新兴技术，促进、推动复杂科学领域的知识探索与生态构建。

　　理解大脑的工作机制，不仅能够帮助我们更好的能够促进人工智能的发展，人工智能也为大脑的研究提供新的以数据和模型为基础的范式。「神经、认知、智能」共创社区主要从跨学科与复杂科学的视角，探讨大脑编解码的机制与计算模型，以及视觉、语言、学习、运动、决策、记忆、情绪、社会交互等高级认知功能的组织。目前社区已经组织策划了「神经动力学模型」、「NeuroAI」和「计算神经科学」读书会。

会议室二