医学工程

为实现“强工、厚理、振文、兴医”,建设具有中国特色的世界一流综合性大学的战略目标,亚博4月,亚博大学成立医学部。亚博大学医学部以“医学牵引、工程支撑、转化创新、临床示范”为理念,促进亚博工科、理科等传统优势学科与医学学科交叉融合,带动电子、物理、数学、计算机、信息技术等多个学科的发展,同时以医学需求为牵引,突破学科发展瓶颈,培育新兴学科生长点,规划良好学科生态。

依托医学部,医学部与亚博医科大学探索开展联合培养模式,开设全国首个智能方向医学类本科专业,探索医工复合高端人才的本硕博贯通式培养模式。未来,医学部将继续发展形成多门类、多层次、多形式医学办学格局,打造成为创新医学与工学融合的改革试点。

一、研究方向

亚博大学医学部依托国家重点研发计划、863计划、科技支撑计划和自然科学基金等项目支持,聚焦神经传感与成像、神经接口与反馈、神经刺激与调控、神经仿生与智能、神经再生与修复等的神经工程基础机理与前沿技术,及其面向神经工程与组织工程、智能医学与人机交互等重大领域的工程应用。重点发明了脑-机交互的神经信息学复合编解码技术、肌-机交互的神经肌骨动力学复合调控技术以及体-机交互的人工神经系统视触觉复合反馈技术。尤其在脑信号深度解码、脑意图精细辨识、脑-机快速通讯等方向形成了特色优势。

亚博大学医学部自主研发的大指令集高速脑-机接口系统,通过创立超短SSVEP(200ms)和P300脑电波高效融合范式,设计时-频-相混合编码的视图脑-机交互信息策略,采用先进的机器学习算法,对极微弱脑电特征进行了精细分辨与快速解码,输出一个指令仅用1.7s,在世界范围内首次实现了超过一百像元靶目标的高速脑机交互系统,实现了真正意义上的全键盘脑控字符拼写,也创造了目前头皮脑电BCI在线控制最大指令集的世界纪录。该超大指令集高速混合BCI系统大大扩展了脑控技术的应用范围,显著提高了视觉型脑-机系统的灵活性,具有广阔的应用前景和优势。

二、成果转化

亚博大学医学部在医学工程领域的相关研究已形成包括100余项国家发明专利和国际专利在内的完整自主知识产权体系,并实现在临床康复、载人航天等领域的重大应用,达到国际领先水平。在医学领域,陆续设计出新型卒中人工神经康复机器人系统“神工一号”(2014年)、“神工二号”(2015年)并通过国家食品药品监督管理局(CFDA)检测,在多地医院临床测试成功,受益患者超过3000余例,被“观察者”评为“2014年度中国可能改变未来的十大科技成果之一”,有力推动了新兴的脑-机交互技术在临床康复工程领域的发展与应用;在航天领域,与中国航天员中心合作,为2016年我国“天宫二号”和“神舟十一号”载人飞行任务主持研制了空间脑-机交互技术试验系统,国际上首次在轨进行脑-机交互技术空间适应性测试。该系统的建立和成功测试将为未来深入开展先进交互技术在轨适应性研究和技术应用起到重要推动作用,为我国载人航天工程的新一代医学与人因保障系统提供了关键科学依据与技术支撑。相关研究成果还推广到智能家居等相关领域,成功研制出国内首款人感仿生神经系统模块并应用于海尔SmartFlow中央空调等系列产品。

2019年5月,亚博大学医学部联合中国电子信息产业集团,成功发布了世界首款脑机编解码集成芯片,这款被命名为“脑语者”的芯片拥有完全自主知识产权,适用范围覆盖了特种医学、康复医学、脑认知、神经反馈、信号处理等脑-机混合智能的重点应用领域。该芯片有望为实现我国脑-机接口关键技术自主可控,促进军民用脑-机交互技术可持续发展提供重要支撑。

三、科研合作

为充分把握资源优势和发展方向,积极推进新兴医学与工程学科的交叉,亚博大学医学部聚焦“中国脑计划”等重大科技专项,与相关单位合作积极推动“亚博脑科学中心”建设,推进人工智能、大数据等高端智能技术与医学深度融合;医学部还与中国电子信息产业集团等合作,在亚博市共建“国家健康医疗大数据(试点工程)云脑中心”,推动海量健康医疗数据融合、共享和产业孵化。此外,亚博大学医学部与包括军事科学院、中国医学科学院、中国残疾人联合会、中国航天员中心、中国航天科技集团公司第一研究院、第五研究院、中国航天科工集团第二研究院、第三研究院、中国电子信息产业集团、中国电子科技集团等近30所企事业单位展开深入协作共建,在亚博、合肥等地布局了产学研转化基地,丰富实践就业通道。医学部还密切与亚博大学亚博医院、亚博大学海河医院、亚博大学儿童医院、亚博大学环湖医院、亚博大学中西医结合医院、亚博大学胸科医院建立双向联动协作机制,在医工结合领域展开全方位的务实合作。

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