对接技术需求 培育未来人才——天津大学迎来脑机接口专业方向首批本科生
科技日报 2024-09-26 14:04

“我国脑机接口正处于创新突破和应用拓展的关键时期,亟须自主培养一批具备多元化能力的复合型人才,为脑机接口领域的蓬勃发展注入强劲动力。”近日,天津大学副校长、医学部执行主任明东在接受科技日报记者采访时表示,天津大学不久前迎来我国脑机接口专业方向首批本科生。这不仅是对国家重大战略需求的积极响应,更促进了这一领域的技术创新与应用。

图为天津大学科研人员正在对脑机接口外骨骼机器人开展功能测试。受访者供图

为何设置脑机接口专业方向?脑机接口专业方向学什么,主要培养哪方面人才?带着这些问题,记者来到天津大学进行探访。

面临人才缺口

天津大学神经工程团队研发的“灵犀指”系统是一种无创脑机接口康复系统,目前已在天津市环湖医院历经半年多的临床验证。利用该系统,患者只要佩戴上脑电帽就能通过读取脑电信息来操控机器手指,加速了患者的康复进度。这体现了脑机接口技术在医疗领域的巨大潜力。

脑机接口技术旨在搭建大脑与外部设备之间的直接沟通桥梁。这项技术的应用领域远不止于医疗,它将彻底改变人类与数字世界互动的方式,并在医疗、教育、娱乐等多个领域带来革命性的变革。

“随着生命科学的迅猛发展,新一轮科技革命和产业变革正在重构全球创新版图、重塑全球经济结构,以脑机接口、人工智能等为代表的新兴技术已成为国家重点关注和布局的突破口。”天津大学医工院副院长许敏鹏认为,脑机接口已成为全球科技竞争的制高点,是实现人机融合的必经之路,也是国家“四个面向”战略导向下新质生产力的典范。

根据全球市场研究供应商Acumen Research and Consulting预测,从2020年至2027年,全球脑机接口市场将以约13.8%的复合年增长率增长,预计到2027年市值将超过34.763亿美元。

而在今年初,工业和信息化部等七部门发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,指出要打造脑机接口等在内的创新标志性产品,做强未来高端装备。这标志着我国脑机接口已进入创新突破和应用拓展关键期。

“截至目前,我国已经有包括高校、研究所、企业、医院等在内的200余家单位开展脑机接口业务,但我国脑机接口领域人才缺口近万人,预计到2030年,人才缺口将达到20万人。”许敏鹏说。

创新培养模式

“‘交叉融合’是这个专业方向最鲜明的特征。”许敏鹏介绍,脑机接口专业方向涵盖了医学、数学、物理、化学、计算机、电子、机械、材料、信息等多学科知识,课程中包含工程思维训练、脑机智能伦理等内容。

由于脑机接口涵盖信号采集、处理、控制反馈及系统应用等多个技术环节,因此,课程设置也相应地围绕这些环节展开,以确保学生能够系统学习、全面掌握相关专业知识。以信号采集为例,学生需要使用材料科学知识设计生物传感电极,需要运用电路知识设计放大器以增强微弱神经信号的可分析性,还需要机械相关知识进行信号采集系统的外观设计等。

此外,为了实现学生全面发展的目标,脑机接口专业方向还将围绕神经科学原理、传感材料与电子系统设计、脑机接口编解码技术、人因工程与神经工效等内容,构建厚基础、宽口径的核心课程体系。

同时,学校打造项目式课程或课程群,实施目标导向的模块化教学,并将根据学生职业规划方向,设置目标导向的模块化选修课程体系,为学生提供跨学科发展的广阔平台。

天津大学医学院副院长杨佳佳认为,脑机接口专业方向对教师队伍的素质与能力提出了更高要求。“教师应该具备跨学科背景、精通专业领域核心内容,并紧跟科技发展步伐,不断更新自身知识体系、丰富课堂教学内容,确保人才培养与时俱进。”杨佳佳说。

教学过程中,教师需要创新教学方法与模式,确保教学质量稳步提升。此外,良好的工程实践能力、跨界整合资源以及解决复杂工程问题的能力,也是教师不可或缺的技能与素养。

“我们通过辐射式学科布局、项目式课程体系、校企协同教学生态,努力打造学科融通、课程融通、科教融汇、产教融合的创新培养模式。”许敏鹏表示,“希望按照这种模式培养的学生,能把握世界科技前沿并结合国家需求,具备跨学科的知识储备和综合素质,推动脑机接口技术的创新与应用。”

就业前景广阔

天津大学在脑机接口技术领域长期保持国际领先地位,相关专业方向优势显著。脑机接口专业方向由天津大学未来技术学院与医学院共同建立,汇聚天津大学医学部、电气自动化与信息工程学院、微电子学院、智能与计算学部、数学学院以及材料科学与工程学院等多方优质资源。

“我们集聚国内顶尖脑机接口研究团队,形成了涵盖脑机交互基础理论、器件系统开发、转化应用全链条的跨学科科研与教学体系,为脑机接口专业方向教学与研究奠定了坚实基础。”许敏鹏说。

在招生方面,脑机接口专业方向采取入校后二次选拔机制,面向全校新生开放报名。经过综合测试、专家面试等环节的严格筛选,最终择优录取20名新生进入该专业方向学习。

“选拔过程中,我们不仅关注学生数学、物理及相关竞赛的成绩,更重视他们自主学习、解决问题、创新创造、沟通协作等方面的能力以及批判性思维、团队合作等综合素质。”杨佳佳说。

许敏鹏表示,未来,随着脑机接口技术的不断发展,该专业方向毕业生将拥有更加广阔的就业前景。他们可以在脑机接口、医疗器械、人工智能、智能控制等相关企业或研发机构从事脑机接口产品的开发、设计、测试、生产等工作,或在大型综合性医院或医疗机构,从事医学康复、仪器维护等相关工作,也可在科研院所或高校从事教学、科研或者管理工作,甚至可以在政府机关从事与专业相关的政策规划、标准制定、质量监管和社会服务等工作。

“我们的目标是培养一批在生物与信息融合领域具备设计、制造、研发未来生物智能电子接口能力,引领脑机交互技术进步与产业发展的卓越工程师和科学家。”许敏鹏说。

文/记者 陈曦

编辑/高艳

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