【摘要】腦機(jī)接口（BCI）是一種顛覆傳統(tǒng)人機(jī)交互的變革性技術(shù)，旨在繞過外周神經(jīng)與肌肉系統(tǒng)在腦與計算機(jī)之間建立直接的通信與控制。隨著BCI技術(shù)的快速發(fā)展及其應(yīng)用需求和對BCI專業(yè)人才需求的增加，逐漸出現(xiàn)了一個新興專業(yè)——BCI專業(yè)。然而，迄今為止，少有文獻(xiàn)論述這一新興專業(yè)的多學(xué)科性和培養(yǎng)方案。為此，本文首先介紹了BCI的應(yīng)用需求，包括醫(yī)學(xué)與非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)CI技術(shù)的需求，闡述了BCI研發(fā)的多學(xué)科性質(zhì)以及對BCI專業(yè)人才的迫切需求。然后，提出了BCI專業(yè)的培養(yǎng)方案，充分考量了BCI研發(fā)的多學(xué)科性質(zhì)來設(shè)置課程及學(xué)分分布。此外，分析了BCI專業(yè)建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)，并提出了應(yīng)對策略的建議。最后，展望了BCI專業(yè)的未來。希望本論文為BCI專業(yè)的建設(shè)提供有價值的參考。

0引言

腦-計算機(jī)接口（brain-computer interface，BCI）簡稱腦機(jī)接口，是一種顛覆傳統(tǒng)人機(jī)交互（human-computer interface，HCI）的變革性技術(shù)，旨在繞過或不依賴外周神經(jīng)或肌肉（peripheral nerves or muscles），利用中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）（如大腦）產(chǎn)生的中樞神經(jīng)信號在腦與計算機(jī)之間建立直接的通信與控制通道，以改善或進(jìn)一步提高個體（包括患者、殘障人士和健康個體）的生活質(zhì)量或工作效率，具有潛在醫(yī)學(xué)和非醫(yī)學(xué)應(yīng)用價值[1-10]。特別需要注意的是，BCI是一種直接從大腦向外設(shè)輸出指令的通信和控制系統(tǒng)，同時把結(jié)果在線反饋給BCI用戶形成閉環(huán)，以調(diào)節(jié)其大腦活動[11-13]，如圖1所示[12]。相關(guān)研究報道，通過精確解碼大腦信號，不僅可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)械臂和輪椅的控制，還能夠通過計算機(jī)進(jìn)行語言表達(dá)[3-4, 14-19]。

圖1 BCI系統(tǒng)示意圖[12]

如上所述，有別于傳統(tǒng)人機(jī)交互，BCI是一種變革性的人機(jī)交互，是陽光下的新事物[5-6]，也是人類的夢想之一。自1964年Walter等開啟BCI研究[20-21]，該領(lǐng)域已發(fā)展逾60年。21世紀(jì)以來，BCI發(fā)展迅猛，2015年歐盟發(fā)布的路線圖推動了它在醫(yī)療和非醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，同時在受人關(guān)注的醫(yī)學(xué)期刊上發(fā)表的文獻(xiàn)也急劇增加。此外，科技巨頭如Neuralink和Facebook投入巨資研發(fā)BCI技術(shù)，旨在提供無需鍵盤的交流方式。預(yù)計未來十年，BCI將廣泛應(yīng)用于娛樂和醫(yī)療市場[3-4]。

BCI領(lǐng)域科學(xué)興趣和研究活動的迅速增長主要?dú)w因于以下三個關(guān)鍵因素的共同推動。首先，功能強(qiáng)大且價格低廉的計算機(jī)硬件和軟件為大腦活動的復(fù)雜、高速分析提供了必要支持，這是實(shí)現(xiàn)實(shí)時BCI操作的關(guān)鍵條件。其次，過去六十多年對CNS的深入研究，特別是在腦電活動、神經(jīng)元動作電位等腦信號本質(zhì)與功能上的重大突破，以及腦信號記錄技術(shù)的進(jìn)步，為BCI奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。最后，對殘障患者需求的重新認(rèn)識揭示了BCI技術(shù)的重要社會價值。腦癱、脊髓損傷和腦卒中等疾病導(dǎo)致的交流障礙，使許多患者迫切需要最基本的通信與控制手段，即便BCI技術(shù)尚在初期發(fā)展階段，也已顯示出解決這一問題的潛力，其社會需求成為BCI發(fā)展的重要驅(qū)動力。正如恩格斯所言：“社會一旦有技術(shù)上的需要，這種需要比十所大學(xué)更能推動科學(xué)進(jìn)步。”

在中國，自1998年清華大學(xué)團(tuán)隊開展BCI研究，已取得顯著進(jìn)展[22-29]。中國在2021年啟動腦計劃，國家政策支持投入資金研發(fā)BCI。2023年國內(nèi)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的成立促進(jìn)了BCI技術(shù)的社會需求、臨床應(yīng)用、技術(shù)創(chuàng)新和政策支持。

隨著BCI技術(shù)的快速發(fā)展及其應(yīng)用需求和對BCI專業(yè)人才需求的增加，逐漸出現(xiàn)了一個新興專業(yè)——BCI專業(yè)。然而，迄今為止，少有文獻(xiàn)論述這一新興專業(yè)的多學(xué)科性和建設(shè)方案。BCI專業(yè)學(xué)制與學(xué)位授予、培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)成效如何？如何設(shè)置BCI專業(yè)課程？專業(yè)建設(shè)面臨哪些挑戰(zhàn)？針對這些問題，本文進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和討論，期望為BCI專業(yè)建設(shè)提供有參考價值的方案。

1BCI的應(yīng)用需求

1.1 BCI的醫(yī)學(xué)應(yīng)用需求

嚴(yán)重運(yùn)動功能障礙患者因無法與外界溝通而導(dǎo)致生活質(zhì)量受損，同時會對家庭和社會構(gòu)成沉重負(fù)擔(dān)。BCI技術(shù)提供了一種新的通信與控制選擇，以滿足這些患者的基本需求，這是BCI最重要的目標(biāo)，也是首要的目標(biāo)[14-19]。此外，BCI技術(shù)對于脊髓損傷、腦卒中和阿茲海默癥等其他嚴(yán)重殘疾患者，同樣是重要的潛在需求[7-8]。

許多研究表明BCI能夠?yàn)榕R床患者和殘障人士提供替代、恢復(fù)、增強(qiáng)、補(bǔ)充或改善CNS自然輸出的功效[12]。例如，已有研究把、將BCI用于中風(fēng)康復(fù)、肌萎縮側(cè)索硬化癥（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）、腦外傷治療、脊髓損傷康復(fù)和神經(jīng)康復(fù)訓(xùn)練等[3-4]。也有研究把雙向BCI技術(shù)用于脊髓損傷患者，將BCI與虛擬現(xiàn)實(shí)交互融合用于神經(jīng)康復(fù)，以及融合BCI與功能性電刺激（functional electrical stimulation，F(xiàn)ES）用于運(yùn)動恢復(fù)等[3-4]。此外，BCI作為可穿戴神經(jīng)技術(shù)有望用于自我健康監(jiān)測以預(yù)防疾病，這是BCI的預(yù)防醫(yī)學(xué)應(yīng)用[3-4]。

1.2 BCI的非醫(yī)學(xué)應(yīng)用需求

除了醫(yī)學(xué)應(yīng)用需求外，BCI還有非醫(yī)學(xué)應(yīng)用需求或非醫(yī)學(xué)目標(biāo)。隨著BCI技術(shù)的發(fā)展，其非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的需求也在增長，主要包括以下幾個方面。

1.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

BCI在改進(jìn)和深化人機(jī)交互方式方面具有顯著的潛力。BCI技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmented reality，AR）相結(jié)合，可以讓用戶通過腦信號控制虛擬環(huán)境，創(chuàng)造更沉浸、更個性化的體驗(yàn)[30]。

1.2.2 游戲與娛樂

BCI技術(shù)的應(yīng)用帶來了“意念控制游戲”的可能。通過腦電波控制角色與虛擬物體的交互，有望實(shí)現(xiàn)玩家更深度的沉浸感。許多游戲公司已經(jīng)在探索基于腦電的游戲體驗(yàn)，這不僅拓展了游戲的互動方式，也推動了新型腦控技術(shù)的市場需求[31-32]。

1.2.3 教育與學(xué)習(xí)

BCI技術(shù)在教育領(lǐng)域的潛在應(yīng)用主要集中在學(xué)習(xí)狀態(tài)監(jiān)測、個性化教育以及特殊教育方面。例如，通過BCI系統(tǒng)監(jiān)測學(xué)生的注意力、情緒等狀態(tài)，有助于教師及時調(diào)整教學(xué)策略。此外，對于有學(xué)習(xí)障礙或運(yùn)動障礙的學(xué)生，BCI技術(shù)有望輔助其學(xué)習(xí)進(jìn)度，提高學(xué)習(xí)效率[33]。

1.2.4 職業(yè)安全與生產(chǎn)力提升

BCI有望用于監(jiān)測專業(yè)和職業(yè)操作員表現(xiàn)，如疲勞狀態(tài)、精神集中程度等，在交通運(yùn)輸、危險工業(yè)操作等領(lǐng)域可輔助保障職業(yè)安全。通過BCI系統(tǒng)實(shí)時反饋工作者腦疲勞和情緒狀態(tài)，能在必要時發(fā)出提醒，防止疲勞引發(fā)事故，提高生產(chǎn)力和安全性[34-35]。

綜上所述，BCI技術(shù)的非醫(yī)學(xué)應(yīng)用需求廣泛且深入，涉及生活、娛樂、教育和職業(yè)安全等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來BCI的應(yīng)用將變得更加普及和多樣化，進(jìn)一步提升人機(jī)交互的便捷性和智能化水平。

2BCI研發(fā)的多學(xué)科性質(zhì)及對專業(yè)人才的需求

2.1 BCI研發(fā)的多學(xué)科性質(zhì)

近些年來BCI取得非凡發(fā)展的一個重要原因是它內(nèi)在和必然的多學(xué)科性，這也是BCI研究和開發(fā)的獨(dú)特性[3-4]。BCI的多學(xué)科性質(zhì)具體體現(xiàn)在如下幾個方面：① BCI所用大腦信號的適當(dāng)選擇，取決于人們對神經(jīng)科學(xué)的理解，無論是基礎(chǔ)還是應(yīng)用神經(jīng)科學(xué)。② 正確記錄所選的腦信號取決于物理科學(xué)以及電氣和材料工程，也取決于神經(jīng)外科和組織生物學(xué)。③ 所記錄腦信號適當(dāng)、有效、及時的處理需要計算機(jī)科學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)。④ 算法將腦信號特征翻譯為實(shí)現(xiàn)用戶意圖的設(shè)備命令，該算法的設(shè)計和操作取決于系統(tǒng)工程以及對大腦功能自發(fā)和自適應(yīng)變化（即大腦自適應(yīng)性或神經(jīng)可塑性）的理解。⑤ 適當(dāng)用戶群的選擇與適當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要臨床神經(jīng)病學(xué)和康復(fù)工程，并依靠輔助技術(shù)的專業(yè)知識。⑥ 最后，用戶與應(yīng)用設(shè)備之間復(fù)雜持續(xù)的交互管理需要理解行為心理學(xué)和人類工程學(xué)。

由此可見，BCI的獨(dú)特性涉及大腦這一高度復(fù)雜的系統(tǒng)，BCI與腦科學(xué)或神經(jīng)科學(xué)直接相關(guān)，而腦科學(xué)是最具挑戰(zhàn)性的研究。同時，BCI也與先進(jìn)的計算機(jī)科學(xué)技術(shù)和人工智能直接相關(guān)，計算機(jī)與人工智能是實(shí)現(xiàn)BCI的工具或工程方法。此外，以用戶為中心的BCI設(shè)計與人類工效學(xué)直接相關(guān)[36]，還與生物醫(yī)學(xué)工程、神經(jīng)與康復(fù)工程、智能機(jī)器人控制等緊密相關(guān)。BCI研發(fā)的多學(xué)科性質(zhì)如圖2所示。

圖2 BCI研發(fā)的多學(xué)科性質(zhì)示意圖

綜上所述，基于BCI研發(fā)的獨(dú)特性和多學(xué)科性，如果BCI研究和開發(fā)要實(shí)現(xiàn)它們的首要目標(biāo)，即為嚴(yán)重殘疾患者提供重要的通信和控制選擇，那么這些不同學(xué)科之間的有效合作是至關(guān)重要的[3-4]。實(shí)際上，除了BCI的首要目標(biāo)，其他目標(biāo)（如其他醫(yī)學(xué)目標(biāo)、非醫(yī)學(xué)目標(biāo)）的實(shí)現(xiàn)也需要不同學(xué)科之間的有效合作。

2.2 對BCI專業(yè)人才的需求

為了實(shí)現(xiàn)人類的BCI夢想，滿足BCI醫(yī)學(xué)和非醫(yī)學(xué)應(yīng)用需求，BCI的研究、開發(fā)和應(yīng)用需要BCI專業(yè)人才。隨著BCI技術(shù)的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化推進(jìn)，對BCI專業(yè)人才的需求日益劇增，驅(qū)動這種需求的主要因素包括以下幾個。

2.2.1 BCI行業(yè)對跨學(xué)科創(chuàng)新人才的需求

BCI技術(shù)涉及神經(jīng)科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和人工智能等多個學(xué)科的知識，要求專業(yè)人才具備廣泛的跨學(xué)科知識和深厚的學(xué)術(shù)背景。BCI專業(yè)人才能夠?qū)⒛X信號轉(zhuǎn)化為機(jī)器指令，推動醫(yī)療康復(fù)、神經(jīng)工程和VR等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。傳統(tǒng)學(xué)科難以完全滿足BCI行業(yè)對跨學(xué)科綜合知識和技術(shù)的需求。

2.2.2 BCI應(yīng)用領(lǐng)域需求的增加與產(chǎn)業(yè)化對BCI專業(yè)人才的需求

BCI在醫(yī)療和非醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用需求不斷增加。醫(yī)療領(lǐng)域需要BCI幫助癱瘓患者恢復(fù)運(yùn)動和交流能力，娛樂、教育和智能家居等領(lǐng)域則對BCI交互技術(shù)有強(qiáng)烈需求。隨著BCI技術(shù)和產(chǎn)品的逐步落地，產(chǎn)業(yè)界需要能夠設(shè)計、實(shí)施和優(yōu)化BCI解決方案的專業(yè)人才，以推動產(chǎn)品化和市場化進(jìn)程。包括Neuralink在內(nèi)的全球多家企業(yè)已投入BCI領(lǐng)域以促進(jìn)技術(shù)商業(yè)化。各國政府，如中國的“腦計劃”和歐盟的BCI發(fā)展路線圖，也在加速BCI從實(shí)驗(yàn)室研究到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。專業(yè)化BCI人才的培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化、產(chǎn)品開發(fā)和市場推廣的關(guān)鍵。通過建立BCI專業(yè)，可以培養(yǎng)具備綜合知識和實(shí)際技能的專業(yè)人才，滿足日益增長的BCI市場需求，加速實(shí)現(xiàn)BCI技術(shù)的普及應(yīng)用。

3BCI專業(yè)培養(yǎng)方案

BCI專業(yè)培養(yǎng)方案在很大程度上取決于專業(yè)層次或?qū)W制，包括：① 專科層次的BCI專業(yè)，學(xué)制3~4年；② 本科層次的BCI專業(yè)，學(xué)制4~5年；③ 碩士研究生層次的BCI專業(yè)，學(xué)制3~4年；④ 博士研究生層次的BCI專業(yè)，學(xué)制3~5年。這些層次的BCI專業(yè)學(xué)位授予分別為專科、學(xué)士、碩士和博士學(xué)位。下面以本科層次的BCI專業(yè)為例，給出建議的培養(yǎng)方案，對于專科、碩士和博士研究生層次的BCI培養(yǎng)方案可以在此基礎(chǔ)上適當(dāng)降低或拔高培養(yǎng)目標(biāo)和成效，由于側(cè)重點(diǎn)有所不同，可根據(jù)具體情況調(diào)整學(xué)制、增刪課程及其學(xué)分與學(xué)時。

3.1 BCI專業(yè)學(xué)制與學(xué)位授予

3.1.1 BCI專業(yè)學(xué)制

建議按本科四年學(xué)制，第一學(xué)年和第二學(xué)年重點(diǎn)學(xué)習(xí)外語、數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)課程以及BCI的學(xué)科基礎(chǔ)課程。第三學(xué)年重點(diǎn)學(xué)習(xí)BCI專業(yè)的專業(yè)主修課程。第四學(xué)年重點(diǎn)完成專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練課程及論文綜合訓(xùn)練。

3.1.2 學(xué)位授予

建議授予工學(xué)學(xué)士學(xué)位。

3.2 BCI專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)

培養(yǎng)基礎(chǔ)寬厚，知識、能力、素質(zhì)俱佳，具有多學(xué)科協(xié)作和交叉融合能力的原創(chuàng)或創(chuàng)新型人才，以及具有全球化視野，在BCI專業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域具有國際競爭力的未來領(lǐng)軍人才。

3.3 課程設(shè)置與學(xué)分分布

3.3.1 基本學(xué)分學(xué)時

建議本科培養(yǎng)總學(xué)分為150~160學(xué)分，包含實(shí)習(xí)實(shí)踐學(xué)時，并且設(shè)置實(shí)訓(xùn)周，以鍛煉學(xué)生實(shí)操能力。

3.3.2 課程設(shè)置

課程體系結(jié)構(gòu)應(yīng)遵循專業(yè)交叉、基礎(chǔ)寬厚、能力導(dǎo)向、創(chuàng)新驅(qū)動的原則，分為理論課程和實(shí)踐課程兩大部分。理論課程包括通識教育課程、專業(yè)教育基礎(chǔ)課程、專業(yè)主修課程；實(shí)踐課程包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)、專業(yè)綜合實(shí)踐訓(xùn)練、論文（畢業(yè)設(shè)計）綜合訓(xùn)練等環(huán)節(jié)。基于BCI研發(fā)的多學(xué)科性進(jìn)行BCI專業(yè)的課程設(shè)置，表1給出了課程名稱、課程的必要性、建議學(xué)分和學(xué)期。

表1 BCI專業(yè)的課程設(shè)置

Tab.1 Curriculum of BCI major

通識類課程（如綜合英語、軍事理論和政史類課程等）不在該表討論，該設(shè)置方案是初步的、建議性的，后可以根據(jù)實(shí)際建設(shè)需求增減或優(yōu)化。各個學(xué)校可以根據(jù)實(shí)際情況，針對專科、本科、碩士或博士層次，進(jìn)行調(diào)整或優(yōu)化，特別是每門課程的具體學(xué)時也需要根據(jù)具體情況進(jìn)行規(guī)劃。

4面臨挑戰(zhàn)與展望

4.1 BCI專業(yè)建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)和應(yīng)對策略

以本科層次的BCI專業(yè)建設(shè)為例，專業(yè)建設(shè)面臨許多挑戰(zhàn)，尤其因其跨學(xué)科性和前沿性而更加復(fù)雜，本文也相應(yīng)地提出一些應(yīng)對策略。

4.1.1課程教材缺乏或不完善

BCI作為新興領(lǐng)域，BCI專業(yè)作為新興專業(yè)，缺乏與BCI緊密相關(guān)或核心的課程教材，一些所謂的教材實(shí)際上是編著或?qū)Ｖ赡苁遣欢虒W(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法與規(guī)律的科研人員編寫的，或是并未真正理解BCI的人員編寫的。建議組織既掌握教學(xué)方法和規(guī)律以及有長期教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，又深刻理解BCI技術(shù)本身的人員編寫與BCI緊密相關(guān)或核心的課程教材。

4.1.2 高昂的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和資源需求

BCI研究和應(yīng)用需要特定的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如腦電圖、功能磁共振成像設(shè)備等，采購和維護(hù)成本高，且對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境有較高要求。可以通過校企合作、共享資源的方式，解決實(shí)驗(yàn)設(shè)施不足的問題。同時，建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺，幫助學(xué)生通過軟件模擬實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)分析，節(jié)省成本。

4.1.3 師資力量短缺

BCI領(lǐng)域需要具有跨學(xué)科背景的教師，目前高校缺少具備神經(jīng)科學(xué)和計算機(jī)技術(shù)雙重背景的專職教師，這會影響教學(xué)質(zhì)量。建議通過與研究機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、技術(shù)公司合作，邀請具備行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的專家擔(dān)任客座講師或?qū)煛Ｍ瑫r，鼓勵教師進(jìn)修和跨學(xué)科培訓(xùn)，以彌補(bǔ)知識和經(jīng)驗(yàn)上的不足。

4.1.4 國際合作和學(xué)術(shù)規(guī)范的缺乏

BCI作為新興領(lǐng)域，目前在本科教育方面的國際規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)較少，尤其是課程內(nèi)容、研究方法和教學(xué)目標(biāo)等方面，還未形成全球一致的標(biāo)準(zhǔn)，這導(dǎo)致專業(yè)建設(shè)時缺乏參考。應(yīng)積極參與國際BCI學(xué)術(shù)交流與合作，借鑒國外BCI研究和教育的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，推動國內(nèi)外在BCI教育上的標(biāo)準(zhǔn)化合作。同時，鼓勵師生參加國際會議和合作項目，以提升專業(yè)水平。

由此可見，本科層次BCI專業(yè)的建設(shè)還需要面對多種挑戰(zhàn)，尤其是在教材建設(shè)、實(shí)驗(yàn)資源、師資配備和國際合作和學(xué)術(shù)規(guī)范等方面。這些挑戰(zhàn)雖然復(fù)雜，但可以通過跨學(xué)科合作、校企協(xié)同、國際交流等方式逐步克服，從而建立一個具備前瞻性和實(shí)際應(yīng)用價值的BCI專業(yè)，為未來的BCI發(fā)展培養(yǎng)專業(yè)人才。

4.2 展望

隨著BCI技術(shù)的快速發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，一個新興的跨學(xué)科專業(yè)——BCI專業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。為了實(shí)現(xiàn)人類的BCI夢想，多個因素共同推動了這一專業(yè)的興起。除了BCI技術(shù)本身的突破外，BCI在醫(yī)學(xué)和非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用需求以及對BCI專業(yè)人才的迫切需求，同樣也加速了這一新興專業(yè)的設(shè)立。BCI專業(yè)的創(chuàng)建、課程設(shè)置的完善以及培養(yǎng)方案的制定勢在必行，以滿足BCI研究、開發(fā)和應(yīng)用對BCI專業(yè)人才的需求。

BCI專業(yè)與傳統(tǒng)學(xué)科存在顯著差異，它是一個高度跨學(xué)科的領(lǐng)域，要求不同學(xué)科的協(xié)作與專業(yè)的融合。該專業(yè)培養(yǎng)具備跨學(xué)科創(chuàng)新能力的人才，涉及腦科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、人工智能、倫理學(xué)等多個領(lǐng)域的知識。BCI專業(yè)的畢業(yè)生可以進(jìn)入VR與AR、游戲開發(fā)、科技教育和醫(yī)療康復(fù)等多個行業(yè)，從事技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)集成、產(chǎn)品設(shè)計或科研等相關(guān)工作。作為一個新興專業(yè)，BCI不僅為解決社會需求提供技術(shù)支持，還推動了人機(jī)交互和智能技術(shù)的進(jìn)步，為未來人類與技術(shù)的深度融合奠定了基礎(chǔ)。

BCI專業(yè)代表科技發(fā)展的新方向和人機(jī)關(guān)系的進(jìn)步。通過該專業(yè)的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能夠深入理解大腦如何產(chǎn)生意識與行為，還能學(xué)會如何借助先進(jìn)技術(shù)與大腦進(jìn)行直接交流。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，BCI有望成為智能社會的核心支柱，而這一領(lǐng)域的專業(yè)人才將成為引領(lǐng)這一前沿技術(shù)的中堅力量。

重要聲明

利益沖突聲明：本文全體作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：楊恒源為主要撰寫人，完成相關(guān)文獻(xiàn)的收集及論文初稿的寫作；李天文和趙磊負(fù)責(zé)文獻(xiàn)調(diào)研；陳小剛和潘家輝負(fù)責(zé)寫作指導(dǎo)和意見；伏云發(fā)為論文的負(fù)責(zé)人及主要審核人。

主要作者信息：

楊恒源，男，2001年生，碩士研究生，

昆明理工大學(xué)，研究方向：腦機(jī)接口。

伏云發(fā)，教授，博導(dǎo)，博士畢業(yè)于中國科學(xué)院研究生院、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所機(jī)器人學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。昆明理工大學(xué) 腦認(rèn)知與腦機(jī)智能融合創(chuàng)新團(tuán)隊首席教授。中國康復(fù)醫(yī)學(xué)會腦機(jī)接口與康復(fù)專業(yè)委員會第一屆委員會常務(wù)委員，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專家委員會資深專家、科普與科技倫理工作組副主席，中國人工智能學(xué)會腦機(jī)融合與生物機(jī)器智能專業(yè)委員會第三屆委員。主要研究興趣：腦-機(jī)接口及應(yīng)用，神經(jīng)反饋調(diào)節(jié)及應(yīng)用。主持多項國家級項目。

引用本文: 楊恒源, 李天文, 趙磊, 等. 一個新興專業(yè): 腦機(jī)接口專業(yè). 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志, 2024, 41(6). DOI:10.7507/1001-5515.202409050.

參考文獻(xiàn)：

[1] 伏云發(fā), 郭衍龍, 張夏冰, 等. 腦-機(jī)接口-革命性的人機(jī)交互. 北京: 國防工業(yè)出版, 2020.

[2] Graimann B, Allison B Z, Pfurtscheller G. Brain-computer interfaces: Revolutionizing human-computer interaction. Berlin, Heidelberg:Springer Science & Business Media, 2010.

[3] 伏云發(fā), 王帆, 丁鵬, 等. 腦-計算機(jī)接口. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2023: 631-646.

[4] Ramsey N F, Millán J R. Brain-computer interfaces. Amsterdam: Elsevier, 2020.

[5] 伏云發(fā), 楊秋紅, 徐保磊, 等.腦-機(jī)接口原理與實(shí)踐. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2017: 5-6.

[6] Wolpaw J R, Wolpaw E W. Brain-computer interfaces: something new under the sun// Wolpaw J R, Wolpaw E W. Brain-computer interfaces: principles and practice. Oxford: Oxford University Press, 2012, 14: 3-12.

[7] 伏云發(fā), 龔安民, 南文雅. 神經(jīng)反饋原理與實(shí)踐. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2021: 33-34.

[8] Collura T F. Technical foundations of neurofeedback. New York: Routledge, 2014.

[9] 伏云發(fā), 龔安民, 陳超, 等.面向?qū)嵱玫哪X-機(jī)接口: 縮小研究與實(shí)際應(yīng)用之間的差距. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2022: 45-47.

[10] Allison B Z, Dunne S, Leeb R, et al. Towards practical brain-computer interfaces: bridging the gap from research to real-world applications. Berlin, Heidelberg: Springer Science & Business Media, 2012.

[11] Wolpaw J R, Birbaumer N, McFarland D J, et al. Brain–computer interfaces for communication and control. Clin Neurophysiol, 2002, 113(6): 767-791.

[12] 羅建功, 丁鵬, 龔安民, 等. 腦機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化和商業(yè)價值. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志, 2022, 39(2): 405-415.

[13] Chen Yanxiao, Wang Fan, Li Tianwen, et al. Considerations and discussions on the clear definition and definite scope of brain-computer interfaces. Front Neurosci, 2024, 18: 1449208.

[14] Hochberg L R, Bacher D, Jarosiewicz B, et al. Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm. Nature, 2012, 485(7398): 372-375.

[15] Willett F R, Avansino D T, Hochberg L R, et al. High-performance brain-to-text communication via handwriting. Nature, 2021, 593(7858): 249-254.

[16] Ramsey N F, Crone N E. Speech-enabling brain implants pass milestones. Nature, 2023, 620(7976): 954-955.

[17] Metzger S L, Littlejohn K T, Silva A B, et al. A high-performance neuroprosthesis for speech decoding and avatar control. Nature, 2023, 620(7976): 1037-1046.

[18] Willett F R, Kunz E M, Fan C, et al. A high-performance speech neuroprosthesis. Nature, 2023, 620(7976): 1031-1036.

[19] Flesher S N, Downey J E, Weiss J M, et al. A brain-computer interface that evokes tactile sensations improves robotic arm control. Science, 2021, 372(6544): 831-836.

[20] Walter W G, Cooper R, Aldridge V J, et al. Contingent negative variation: an electric sign of sensori-motor association and expectancy in the human brain. Nature, 1964, 203(4943): 380-384.

[21] Vidal J J. Toward direct brain-computer communication. Annu Rev Biophys Bioeng, 1973, 2(1): 157-180.

[22] Chen X, Wang Y, Nakanishi M, et al. High-speed spelling with a noninvasive brain–computer interface. Proc Natl Acad Sci, 2015, 112(44): E6058-E6067.

[23] Zhang S, Gao X. The effect of visual stimuli noise and fatigue on steady-state visual evoked potentials. J Neural Eng, 2019, 16(5): 056023.

[24] Gao X, Wang Y, Chen X, et al. Interface, interaction, and intelligence in generalized brain–computer interfaces. Trends Cogn Sci, 2021, 25(8): 671-684.

[25] Deng X, Yu Z L, Lin C, et al. Self-adaptive shared control with brain state evaluation network for human-wheelchair cooperation. J Neural Eng, 2020, 17(4): 045005.

[26] Pan J, Xie Q, Qin P, et al. Prognosis for patients with cognitive motor dissociation identified by brain-computer interface. Brain, 2020, 143(4): 1177-1189.

[27] Jin J, Bai G, Xu R, et al. A cross-dataset adaptive domain selection transfer learning framework for motor imagery-based brain-computer interfaces. J Neural Eng, 2024,21(3): 036057.

[28] Yang B, Ma J, Qiu W, et al. The unilateral upper limb classification from fMRI-weighted EEG signals using convolutional neural network. Biomed Signal Process Control, 2022, 78: 103855.

[29] Li Y, Yang B, Wang Z, et al. EEG assessment of brain dysfunction for patients with chronic primary pain and depression under auditory oddball task. Front Neurosci, 2023,17: 1133834.

[30] Kohli V, Tripathi U, Chamola V, et al. A review on Virtual Reality and Augmented Reality use-cases of Brain Computer Interface based applications for smart cities. Microprocess Microsyst, 2022, 88: 104392.

[31] Vasiljevic G A M, Cunha de Miranda L. The CoDIS taxonomy for brain-computer interface games controlled by electroencephalography. INT J HUM-COMPUT INT, 2024, 40(15): 3908-3935.

[32] Prapas G, Glavas K, Tzimourta K D, et al. Mind the move: Developing a brain-computer interface game with left-right motor imagery. Information, 2023, 14(7): 354.

[33] Jamil N, Belkacem A N, Ouhbi S, et al. Cognitive and affective brain–computer interfaces for improving learning strategies and enhancing student capabilities: A systematic literature review. IEEE Access, 2021, 9: 134122-134147.

[34] Borghini G, Astolfi L, Vecchiato G, et al. Measuring neurophysiological signals in aircraft pilots and car drivers for the assessment of mental workload, fatigue and drowsiness. Neurosci Biobehav Rev, 2014, 44: 58-75.

[35] Powers J C, Bieliaieva K, Wu S, et al. The human factors and ergonomics of P300-based brain-computer interfaces. Brain Sci, 2015, 5(3): 318-354.

[36] 呂曉彤, 丁鵬, 李思語, 等. 腦機(jī)接口人因工程及應(yīng)用：以人為中心的腦機(jī)接口設(shè)計和評價方法. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志, 2021, 38(2): 210-223.

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