机器狗在操纵者想象
控制下运动的踢足球 在球迷尽情享受世界杯的日子里，清华大学医学院生物医学工程系上演了一场非同寻常的足球赛。两只机器狗球员在足球场上或进攻、或防守，它们是由两名操作者各自遥控指挥的，虽然机器狗踢球的脚法还显得稚嫩，而且实现技术上也不是大家近来热衷谈论的人工智能，而是遥控，但遥控的方式却令参观者大吃一惊！因为操作者并未做出任何肢体动作，只是安静地坐在那里思考着什么，机器狗就能完全按照他的想法在球场上进行比赛。
这真是太神奇了！
脑机接口
当然，再神奇的现象也会有其科学的解释，戴在操作者头上的帽子（电极帽）就显得很特别。这应该就是“神奇”的重要组成部分。“这是在借助电极帽上的传感器而用意识进行控制吗？”有记者问道。面对记者的疑问，清华大学医学院生物医学工程系的高上凯教授介绍说：“严格意义上说，这和用意识控制还有很大的距离。我们只是通过对人脑电波的研究成果做一些实际控制上的应用。因为它是通过操作者想象而实现运动控制的，所以我们称之为想象运动，而其中核心的技术是脑机接口技术。我们看到的戴在操作者头上的电极帽就是脑机接口技术中重要的信号采集设备。”
脑机接口，英文名称为Brain-Computer Interface （BCI）或Brain-Machine Interface (BMI)。全球范围对此领域的基础研究已经有很多年了。各国尖端研究领域都非常重视它的研究价值。在早在2001年的自然杂志上发表的论文就对用思想直接对机器进行控制有了重要的阐述。在MIT的“21世纪能改变世界的10大技术”排行榜中（http://designnews.com.cn/0608-301.aspx），脑机接口技术排名第一位。而最近五年间，此领域的发展可谓突飞猛进。五年前所谓人脑控制机器的天方夜谭而今已有了质的变化。高上凯教授介绍说。
“近年来，脑机接口技术能取得突破性进展主要取决于两点。其一是神经科学（Neural Science）方面基础研究上的突破。原来我们只知道人的思维活动会产生脑电信号，但不知道不同类型的脑电波在脑中各自的分布情况。现在科学界对不同类的脑电信号所对应的区域有了更深入的认识，这些对脑部运动神经元的基础研究解决了‘信号从哪里测’的问题。另一方面，在神经工程学（Neural Engineering）方面的发展也有很大突破，这表现在原来测不出、分析不了的脑电信号，现在我们可以测的出、分析的出了。当我们知道有什么样的特征，就可以根据自己对信号、噪声的理解，采取相应的处理手段。在这一方面，我们还是动了不少脑筋的。”高上凯教授说。
按实现技术分，脑机接口分直接、间接两种。直接式是指将植入式电极直接插入人脑，而从其确定神经元上读取脑电信号。高上凯教授介绍说，“在2004 第一个直接式脑机接口的残疾人测试者测试成功，虽然其测量信号更强，更准，但此脑机接口为有创方式，有手术风险，而且成本也很高，所以不是我们目前选择的解决方案。”按高上凯教授的思路，清华研究的间接式、无创伤头皮脑电技术对人体完全无害，这对人类依旧陌生而且机构复杂的大脑是一种更为保护的态度，但是，这种很理想的选择在具体实践环节上会遇到更多、更复杂的问题。首先是因为脑电的信号弱，其电压只有常用干电池的百万分之一。由于其要从头皮上提取脑电信号，而不是在脑神经元上直接提取，脑电波从神经元传导到头皮上，这使本就很微弱的信号变得更弱。而且，信号干扰强更是个棘手的问题。而现在清华的先进之处在于只用比较少的电极，通过优化的信号处理方法进行处理，能够快速正确地识别出不同脑电信号，进而实现实时的思维控制。
一位残疾运动员在指导下学习用脑电控制
清华大学对脑电领域的研究已有20多年，现在的神经工程研究小组中已有4个老师，20多个研究生。大家从互联网兴起时就开始了有关脑机接口的研究。“用想象运动控制机器狗踢足球，这完全是世界杯期间大家玩出的花样，我们真正的设计应用对象是残疾人。”高小榕教授坦诚地表示。确实，当时清华大学医学院生物医学工程系开始涉及脑机接口研究的初衷正是希望能解决残疾人的上网问题。如今，不仅是残疾人上网的问题在技术上得以实现，而且通过想象运动，残疾人还可以在运动功能的恢复性锻炼中见效更快。这将得益于由脑电驱动的残疾恢复设备。
想象运动
高上凯教授回忆道，将想象运动联系到残疾人的功能康复上，这主要源于在与医院、康复中心调研时看到很多年轻人因为车祸造成脊椎损伤，结果就是下肢瘫痪。恢复性训练对他们是那么的重要。哪怕是一个自由度的得以恢复成功，即使是一个简单的对捏功能，残