脑机与虚拟仿真,科幻变为现实的新质生产力良性循环
“任何足够先进的科技,都与魔法无异。” 科幻小说《2001太空漫游》的作者亚瑟.克拉克曾经说过这样一句不无道理的话。在茫茫多科幻作品中,有着茫茫多看似遥不可及,甚至是有如永动机这样被论证为永远无法实现的技术。
但凡事总有例外。以视觉为突出体验的先进科技,往往更易于实现。这其中,全息影像、虚拟仿真都已经降临我们的现实生活。而与虚拟仿真技术息息相关的脑机技术,也逐渐被人类掌握。
素来以技术狂人形象示人的马斯克,已经涉足脑机这一领域,其专门创立脑机接口公司Neuralink。在马斯克的理解中,AI将为人类服务而不是成为人类未来的毁灭者。他认为人类必须借助脑机,获得不亚于AI的能力并掌控机器人。
虚拟仿真技术与脑机融合的前景
一切将科幻变为现实的动机与努力都足够伟大。当然,脑机的应用前景并不只是让人类匹敌或掌控AI机器人如此宏大,更为“接地气”的用途则是,帮助治愈或缓解神经疾病,以及帮助失能患者获得康复或辅助行动力的希望。
目前,大约有4000多种罕见病,其中1700种属于脑病,有认知障碍表现的神经疾病,如阿尔茨海默症、帕金森病、精神分裂症等,正以惊人的速度影响着全球人口的健康。对于重大脑病的预防和治疗是目前研究的重点。
国内的科学家正在研究脑机接口与虚拟现实技术结合的“数字疗法”。脑机接口技术可以实时监测患者的脑电活动,分析其在这些任务中的表现,并为医生提供精准的数据反馈。而虚拟现实技术的沉浸感与逼真性,为患者提供一个可参与、可互动的训练平台。
今年年初,工业和信息化部、教育部、科学技术部、交通运输部、文化和旅游部、国务院国有资产监督管理委员会、中国科学院七部门联合发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,全面布局未来产业,推动前瞻新赛道,加快传统产业转型升级。
这其中便提到“突破脑机融合、类脑芯片、大脑计算神经模型等关键技术和核心器件,研制一批易用安全的脑机接口产品,鼓励探索在医疗康复、无人驾驶、虚拟现实等典型领域的应用”。
虚拟仿真技术助力神经科学人才培养
脑机本身已经涉及信息技术与神经科学两个不同领域,脑机与虚拟现实的交融更是不同学科交叉的产物。在这一技术落地之前,人们必须攻克重重难关,对复杂的神经系统开展研究,探索生物电信号的奥秘。
在已知宇宙中,人类大脑是最复杂的物体之一,大脑中含有超过1000亿个神经元,每个神经元拥有超过1000个突触与其他神经元形成连接。运动、感知、痛觉等生物信号都是通过电信号进行传递。其既具有普遍性,又具有特殊性。
无论是研究还是教学,生物神经信号都自带较高的难度系数,而传统的教学手段在相关人才培养方面更是显得捉襟见肘,单纯的知识灌输无法在这项极具探究性的课业中启迪受众,细微而复杂的神经信号又难以直观呈现,这让课程内容显得枯燥乏味又难于掌握。
恒点与南京航空航天大学开展校企合作,创新地将虚拟仿真技术用于相关教学,共同开发脑神经元网络电信号微电极采集与分析虚拟仿真实验。循序渐进的课程设置,合理化教学难度;交互式实验操作,培养学生的实操与探究能力,弥补传统教学的不足。
本实验的开发十分重视实现科研反哺,令学生在学习过程中实现认识、掌握、应用,将所学理论知识与科研实践相结合,缩短在校学习至职业岗位的距离。为此,恒点与校方共同打造的这一项目,还融入了思政教学内容,帮助学生树立科教报国的爱国思想。
结语
从实践中来,回到实践中去。展望脑机与虚拟仿真技术融合发展、造福人类的未来,我们必须立足当下,打好基础。人才是新质生产力发展的第一要素,人才先行是新质生产力发展的基石,相关人才的培养是脑机开发的第一步。
为此,技术资源、资金投入和政策支持都将在科技生产力中发挥重要作用。按照发展新质生产力要求,畅通教育、科技、人才的良性循环,完善人才培养、引进、使用、合理流动的工作机制。
利用虚拟仿真技术开展神经科学人才培养,进而反哺相关产业发展,实现新质生产力发展的题中之义。
相关推荐
-
医学护理虚拟仿真:打破教学瓶颈,提升实践技能
护理虚拟仿真实训是数字化护理实训教学的重要载体,依托先进的虚拟现实技术、人工智能和VR\MR\AR等技术,精准模拟真实的的医疗护理场景和情境,从而打破传统护理教育的局限性,为学生打造高度仿真的护理专业实践环境。恒点建设的护理专业虚拟仿真实训中心,结合护理专业XR数字融合工作站、护理专业3D—LED交互显示系统、护理专业MR智能互动沙盘等虚拟仿真设备,能够高度还原真实的临床场景。
-
虚拟仿真为智能制造时代的人才培养赋能
工业机器人作为制造业的关键技术,正在推动着产业升级与转型。与此同时,如何突破工业机器人专业人才培养这一瓶颈,成为行业的重要课题。恒点虚拟仿真技术为传统教学提供了全新的解决方案。通过高度还原工业机器人操作环境,提供沉浸式的学习体验,帮助学生获得编程、调试与运行等全方位的实践操作机会,掌握工业机器人实践技能,增强岗位实践水平,为未来就业打好技能基础。
-
生产自动化虚拟仿真实训,开启智能制造教育新时代
智能制造已成为制造业转型升级的关键驱动力,然而,巨大的智能制造人才缺口却对现有的教学模式提出全新的挑战。恒点以虚拟仿真技术助力智能制造教育,虚拟仿真能够高度还原自动化生产线,让学生身临其境地学习编程、调试自动化设备,直观了解生产流程细节,从而增强对知识的理解与记忆。
-
案例分享 | 小麦变量播种施肥机控制参数设计与实验
小麦变量施肥是精细农业的典型作业种类和重要内容,是当前现代农业的重要发展方向。南京恒点与南京农业大学共建小麦变量播种施肥机控制参数设计与实验。依托虚拟仿真技术,将晦涩的知识原理通过直观的三维图像加以演绎,将采集自真实世界的数据以高度仿真的形式重现于系统之中,为学生带来沉浸式交互式教学体验。
-
江苏出台《人工智能赋能教育高质量发展行动方案(2025-2027年)》,打造覆盖全学段的“AI+教育”新生态
江苏省教育厅于近期研制出台《人工智能赋能教育高质量发展行动方案(2025—2027年)》。《方案》分为八个部分、共二十二条,涉及基础教育、职业教育、高等教育、教师队伍、科技创新等方面,致力于推动各级各类教育课程、教材、教学体系智能化升级,将人工智能技术融入教育教学全学段、全要素、全过程,全方位助学、助教、助研、助管、助国际交流,打造江苏“AI+教育”改革赋能新生态。
-
教育部:《职业教育人工智能应用指引》(征求意见稿)发布
为了引导职业教育领域系统化、规范化地推进人工智能深度应用,教育部职业院校信息化教学指导委员会编制了《职业教育人工智能应用指引》(简称《指引》)。《指引》内容包括总体目标、原则与路径, 学生人工智能素养标准与评价,人工智能专业建设和专业智能化升级,人工智能课程建设,人工智能教学模式创新,教师人工智能教学胜任力提升,人工智能伦理与安全要求,以及人工智能应用的保障措施八个部分。
-
突破直播人才培养困境,虚拟仿真技术构建电商教育新范式
针对直播电商行业人才供需错配难题,南京恒点信息技术有限公司创新推出虚拟仿真教育解决方案。通过自主研发的虚拟仿真实验平台,破解职业院校实训高风险、高成本、动态场景缺失(模拟舆情处理)及粗放评价体系(实现实时数据监测与精准能力诊断)三大痛点。平台构建全流程虚拟直播生态,支持多角色协同实训与实时反馈,植入助农直播等思政场景,同步推出3D-LED交互系统实现动作捕捉与跨终端互联。
-
恒点助力南京航空航天大学AI教学新生态,打造虚拟仿真实验室新样板
在恒点的支持下,南京航空航天大学公共实验教学部依托丰富的实验实践资源,整合教学优势、科研成果,运用AI技术赋能数字化教育空间,重塑教育实践,强化科研保障,构建起学科交叉、科教融汇、虚实结合的虚拟仿真实验室。从“虚实结合”“远近结合”“点面结合”三个方面,开展创新实践训练,不断推动学生工程素养和创新实践能力提升。
-
案例分享 | 药用菌物灵芝发酵生产虚拟仿真实验
恒点与南京中医药大学共建药用菌物灵芝发酵生产虚拟仿真实验,其以虚拟仿真技术为核心,基于现实参数构建高精度3D发酵罐模型,还原工业级操作界面,动态模拟菌丝增殖、多糖合成等微观过程,实现“透视级”教学体验。学生可零风险完成高压灭菌、参数调节等操作。
-
中医药教育数字化的虚实融合新实践
恒点与校方共建的中医药专业虚拟仿真实验项目项目坚持以学生为中心,采用个性化、智能化教学模式。围绕中草药生产关键步骤,利用虚拟仿真实现理论讲解、实践操作与考核评估协同,提升学生实践与创新能力。通过内置VR/AR场景和多模式学习功能,支持双平台接入,借助系统进行数据分析与实时反馈,帮助老师及时变更教学策略,实现因材施教。教学过程还融入思政教育,培养德才兼备的高素质生物制药人才。