文 ｜ 《中國科學報》 記者 陳彬
腦機接口科研團隊開展相關教學實驗。 受訪者供圖
今年秋季學期剛開始，天津大學便對外宣佈，該校正式開設全國范圍內的首個腦機接口專業並啟動招生選拔。目前，該專業首批招收的20名學生已經由原專業轉入腦機接口專業就讀。
在很多人看來，腦機接口這樣“高大上”的技術，似乎不該是本科教育涉足的領域。事實上，我國對於腦機接口相關領域的教育也基本起始於研究生階段。
此次天津大學在本科生群體中進行腦機接口專業教育的初衷是什麼？本科生能否掌握相關知識？對於這些學生，天津大學又有怎樣的期待？
培養出合格人才的關鍵不在培養階段隻要對目前醫學領域科技發展趨勢稍有瞭解的人，就不會對“腦機接口”一詞感到陌生。
“腦機接口技術是在大腦與外部設備之間建立直接信息通路，這將顛覆人機交互模式、革新人類生產生活方式，也是促進國防、醫療、教育等諸多領域未來產業發展的關鍵核心技術。”接受《中國科學報》采訪時，天津大學醫學院副院長楊佳佳表示，目前世界主要大國都在前瞻部署腦機接口的未來科技與產業，試圖搶占新領域、新賽道的發展先機。
這成為瞭天津大學設立腦機接口專業方向的大背景。
據悉，天津大學的腦機接口專業方向由該校未來技術學院與醫學院聯合共建，匯集校內醫學部、電氣自動化與信息工程學院、微電子學院等優勢資源，通過入校後二次選拔的方式招收學生。
至於為何要從大一學生中招生，該校未來技術學院常務副院長原續波解釋，目前我國現有的腦機接口領域人才培養主要從研究生階段開始。這導致學生的本科四年無法接觸腦機接口領域的核心知識，其相關知識傳授隻能從研究生階段開始。
“這就意味著學生最少要花費7年時間，才能掌握腦機接口的相關知識，無形中大大拉長瞭學生的培養周期。”原續波說，相比之下，如果從本科階段就開始培養，學生隻需要4年時間就能對腦機接口形成系統性的認識。
然而，4年的本科學習是否足以讓學生掌握足夠的知識呢？
對此，楊佳佳直言，此前由於本科階段無法直接學習腦機接口相關專業內容，而研究生培養年限通常為2.5~3年且有科研創新的培養要求，這致使其培養的系統性略顯不足。“可以說，能否培養出合格腦機接口人才的關鍵並不在於培養階段，而是具體的培養過程本身。”
她表示，作為高度交叉的新型學科，腦機接口需要從業人員具備電子、信息、材料、生物、醫學等多學科交叉知識，以及多學科融通的新型思維方式和技術創新能力。“如何能在本科階段達到以上人才培養目標，對我們來說是一項需要面臨的挑戰。”
貫穿4年的項目式教學時下，天津大學腦機接口專業首批招收的20名學生正式開始瞭專業學習，他們是在200多名“競爭者”中優中選優、成功“晉級”的。
“我們的選拔流程包括綜合測試、專傢面試等環節。選拔過程中，除瞭重視數學、物理及相關競賽的成績外，我們會重點關註學生的自主學習能力、解決問題能力、創新能力等多方面的綜合能力與素質。”原續波說。
比如在面試中，考官會要求學生分享一次自己參與且印象深刻的比賽，說明自己在參賽團隊中的角色、當時遇到瞭何種困難和挑戰，以及最終解決困難的策略等，以此考察學生的組織能力、團隊合作能力和創新性思維能力。
對於學生綜合能力的構建，也會滲透到培養過程的每一個環節。
比如在課程設置上，除瞭通識課程以及思政類課程外，學生們的核心專業課程知識體系會被重組，以新型項目式課程的形式展開教學。楊佳佳解釋說，以大一階段開設的《腦機接口I》項目式課程“認知增強的意念小球”為例，課程將引導學生自主完成該項目，由此串聯起工程設計、電路基礎、單片機原理與接口技術、信號處理等方面的專業知識。
這樣的項目式課程將貫穿學生本科四年全過程，由此培養學生的跨學科知識學習和應用的工程思維與工程整合能力，激發學生的學習興趣。
除課程外，天津大學校內各學院的國傢級科研基地也會向學生開放，鼓勵學生開展課外科創活動和校企結合的科研活動。
“總之，腦機接口專業將發揮學校的工科優勢，為學生多樣化發展提供靈活、有利的平臺。”原續波說。
構建校企協同的教學生態具備瞭與腦機接口相關的跨學科知識儲備和綜合素質的學生，其未來發展路徑是多樣化的。
“通過4年學習，我們希望能給學生打下足夠的學科基礎，開辟多種就業方向。”楊佳佳說，該專業的學生可以在腦機接口、醫療器械、人工智能、集成電路、智能控制等相關企業或研發機構，從事腦機接口產品的開發、設計、測試、生產等工作，也能在高校、科研院所、臨床機構從事教學、科研或者管理工作，甚至可以在政府機關從事與本專業相關的政策規劃、標準制定、質量監管和社會服務等工作。
“當然，學生也可以自主創業，將知識和技能轉化為實際的產品或服務，成為滿足國傢與市場需求並創造社會經濟價值的企業傢。”她說。
如此多樣的就業出路，以及腦機接口本身貼近醫療實踐的屬性，決定瞭該專業的人才培養必須與產業相結合。
“我們希望構建一個校企協同的教學生態，並與企業建立聯合實驗室、創新中心，組織實習項目，提供多種類型的實習崗位；同時邀請行業總師擔任企業導師，為學生提供實踐指導和行業洞察，幫助學生規劃未來的發展路徑，助力學生成長與發展。”楊佳佳說。
她介紹說，在校內，該專業將依托天津大學創新創業學院（宣懷學院）背後廣大的企業以及校友資源，為學生提供實踐教學幫助；在校外，他們已經與包括中國電子、航天科工、華為、聯影等在內的多傢國內領軍企業、科研院所、臨床醫院建立聯合實驗室或創新中心，為學生提供充足的實習機會、實踐經驗和就業機會。
盡管如此，楊佳佳依然認為，如何與產業界以及科技界進一步深度合作，仍是一個需要認真思考的問題。
“我們希望未來能從產業界獲得更多技術支持、軟硬件資源以及真實項目經驗，增強學生的實際操作能力，同時也希望能與國際知名高校和科研機構建立合作關系，進行人員交流、聯合研究等，拓寬學生的國際視野。”她說，此外，腦機接口作為新興行業，希望能在行業內部推動相關標準、倫理和規范的建立，提高整個領域的人才培養水平。
“我們希望站在未來的角度，確保自己培養出的人才可以更好地適應未來需求。”楊佳佳說。