Chinesische Sprache im Kopf: Erste Echtzeit-Entschlüsselung per Brain-Computer-Interface
中国科学院上海微系统与信息技术研究所联合多家机构,成功研发出全球首个实现脑机接口实时汉语解码的植入式高通量柔性脑机接口系统,并结合自主研发的汉语言实时神经网络解码算法,在国际上首次完成从脑电信号到汉语语句的高精度、低延迟实时合成。该成果为因脑卒中、渐冻症等疾病导致失语的患者提供了重获语言沟通能力的新路径,标志着中国在脑机接口语言解码领域取得关键突破。 与英语以多音节、非声调为特征不同,汉语是单音节、声调语言,其语音系统由约400个基本音节与4个声调组合而成,可覆盖日常交流所需3500多个常用汉字。研究团队基于这一语言结构优势,将汉语音节与声调作为解码的中间单元,构建了以音节-声调为基本单位的解码框架。通过在受试者大脑中植入柔性高通量电极阵列,系统可同步采集高时空分辨率的脑电信号(尤其是70–170Hz的High-γ频段)与发音动作信号。研究采用50毫秒滑动窗口处理数据,精准对齐脑电活动与发音起始点,利用双流解码器并行生成音节与声调的概率分布,并融合语言模型进行语义优化,最终实现自然语句的实时输出。 实验结果显示,经过9天训练,受试者对394个常用汉语音节的纯神经解码平均准确率达71.2%,单音节解码延迟仅为65毫秒,语句解码速率高达49.6字/分钟,达到国际领先水平。更进一步,研究团队将该系统与人工智能大模型、具身智能技术融合,使受试者能够通过脑电指令驱动数字分身与AI对话,甚至操控灵巧机械手完成复杂人机交互任务,展现了脑机接口在智能辅助与人机协同中的广阔前景。 该研究不仅突破了汉语声调与音节结构对解码的挑战,也验证了中国在脑机接口核心技术自主可控方面的实力。研究工作获得中国科学院战略性先导科技专项、上海市科委等项目支持,相关成果发表于《科学进展》(Science Advances),为未来语言障碍患者实现“意念说话”提供了可推广的技术范式。 业内专家评价,该研究是脑机接口从“能用”迈向“好用”的关键一步,尤其在非拉丁语系语言解码方面具有里程碑意义。中国科学院上海微系统所长期深耕脑机接口与柔性电子技术,已形成从材料、器件到算法、系统集成的全链条创新能力。随着通用型脑机操作系统与AI融合的深化,未来有望实现更自然、更智能的“脑-机-人”协同交互,为残障康复、智能医疗和人机共融社会提供核心支撑。
