【思政案例三】崇尚科学、追求创新、淡化功利

（1）知识点与案例背景

脑机接口是当下神经工程领域中最活跃的研究方向之一，在生物医学、神经康复以及智能机器人等领域具有很大的研究和应用潜力。脑机接口属于多学科交叉科技，涉及神经科学、计算机科学、认知科学、控制与信息科学技术、医学等多个学科。技术实现方式是通过信号采集设备从大脑皮层采集脑电信号，经过放大、滤波、A/D转换等处理，转换为可以被计算机识别的信号，然后对信号进行预处理，提取特征信号，再利用这些特征进行模式识别，最后转化为控制外部设备的具体指令，实现对外部设备的控制，整个过程主要包括采集、处理、执行、反馈等环节。

脑机接口的应用场景，除了在康复医疗、助老助残、疾病诊断等医疗服务领域外，还可以应用在军事、智能家居、娱乐、教育等领域。侵入式主要应用在医疗场景，解决不可逆的脑功能受损病患的治疗，非侵入式以安全、保守的特点优选为娱乐等消费级场景应用。随着技术突破，非侵入式的临床表现也不断提升，尤其是对于渐冻症患者、瘫痪患者等大脑功能完好但是外周神经系统出现问题，无法自主控制肢体活动的人群，可以利用非侵入脑机接口实现机械臂的精准操控，改善生活质量。

脑机接口确实是个吸引人眼球的话题，每次马斯克发布neurolink的最新动态时，也总能在朋友圈刮起一阵不小的风。但是不得不说，很多的公众号为了吸引人眼球，总是将很多读者可能有生之年都见不到的场景，描绘的栩栩如生，仿佛明天，脑机接口就将大幅改变我们的生活。实际上，到⽬前为⽌，脑机接口基本上还处于实验室展⽰的⽔平，距离真正的商业化应⽤还有很长的路要⾛。脑机接⼝⾯临的挑战是⾮常多的。从基础研究的⾓度来看，和脑科学有关的很多事情还没有搞定从⼯程技术的⾓度来看，对于如何解读信号也还有很多问题需要解决从推⼴应⽤的⾓度来看，脑机接⼝涉及到复杂的伦理问题，这些都是脑机接⼝在发展过程中所会遇到的挑战。

（2）教学方法

在讲授到脑电信号的原理及应用时，提到目前主流的脑机接口技术多是采用脑电信号来控制外部设备。脑机接口技术的未来应用前景极为广阔，已列为我们国家的重大战略需求中需要发展的技术之一。而另一方面，脑机接口涉及多学科的理论和技术，具有相当大的难度，众多基础理论和关键技术需要突破，短期内难以实用化和商业化。

在讲授该案例时，首先通过提问互动方式让大家了解脑机接口技术架构中的各个关键环节（图1）；进而说明脑机接口的难度，是因为它需要多个基础学科的交叉、创新与融合，只是通过模仿和跟踪是不行的，需要对脑机接口的各个环节进行源头上的理论创新和技术突破。鼓励学生树立“崇尚科学、追求创新”的精神。

图1. 脑机接口技术涉及的主要关键环节

进一步地，给学生强调，做科研不能是仅仅为了一时地吸引人眼球。脑机接口有众多基础理论和关键技术亟待突破。此时，以霍金生前使用过的各种脑机接口技术为例（图2），说明脑机接口距离真正的实用化应⽤还有很长的路要⾛（比如，把脑电波转换成语言的速度非常慢）。

图2. 以霍金为例讲述脑机接口技术存在的问题

最后，给学生强调，不能因为短期内难以做到实用化乃至商业化而放弃。并通过国内在脑机接口基础研究方面的突破性进展（天津大学神经工程团队设计的新型卒中人工神经康复机器人系统）为例（图3），鼓励学生以科技报国的家国情怀和使命担当，淡化功利、潜心研究，以“聚沙成塔”的方式为国家重大应用的技术突破做贡献。

图3. 卒中人工神经康复机器人系统应用演示（左）和原理示意图（右）

案例背景相关的参考资料

[1] https://www.cn-healthcare.com/articlewm/20210423/content-1213274.html

[2] http://news.tju.edu.cn/info/1003/24153.htm

[3] https://xw.qq.com/cmsid/20220409A014RN00

[4] https://www.163.com/dy/article/HAT6DC750532PL1J.html