【概要】

　天津大学(TJU)が初めての脳-コンピュータインターフェース(BCI)プログラムを立ち上げたというニュースである。このプログラムは、未来の多分野にわたる人材育成を目的としている。以下は、ニュースの主な内容である。

　・プログラム開始の背景: 天津大学の未来技術学部は、2024年度の新入生募集で、BCI技術を専門とする生物医学工学の学位プログラムを提供している。このプログラムは中国で初めてのものであり、おそらく世界初の試みである。

　・プログラムの目的と構成: BCI技術は、脳と外部デバイスとの直接的な情報経路を確立し、「思考」による制御を実現することを目指している。天津大学は、基礎理論、デバイスシステム、産業応用の全チェーンをカバーする総合的な研究・教育チームを形成し、将来のバイオインテリジェント電子インターフェースの設計、製造、開発を担う人材を育成することを目指している。

　・カリキュラムの内容: プログラムは、4年間のプロジェクトベースのカリキュラムを採用している。初年度にはBCIの基本概念を学び、2年目と3年目には神経工学、アナログ・デジタル電子工学、自動化設計、AIアルゴリズムなどを学ぶ。4年目には、学んだ知識を統合し、現実の問題に対するパラダイム設計、アルゴリズムの改善、応用テストを行う。

　・BCI技術の概要: BCI技術には侵襲的手法と非侵襲的手法がある。侵襲的手法は脳に直接デバイスを埋め込む方法で、医療的には効果的であるが、リスクや倫理的問題が伴う。非侵襲的手法は、頭皮に取り付けた電極で脳波を測定する方法で、安全性が高いものの信号の質は劣る。

　・国際的な状況と中国の進展: 国際的には、BCI技術は医療分野を中心に進展しているが、中国も積極的に研究を行っている。天津大学や清華大学、上海交通大学などが主要な研究機関であり、特に非侵襲的BCI技術でリーダーシップを取っている。

　・将来の展望: BCI技術は医療以外にも応用が期待されており、自動車の運転者疲労検出などの分野での利用が考えられている。また、天津大学は「脳-on-a-chip」システムを開発し、ロボットの自動制御などを可能にした。

　このプログラムは、BCI技術の未来に向けて大きな可能性を秘めたものであり、専門の人材育成が重要とされている。

【詳細】

　天津大学(TJU)が発表した脳-コンピュータインターフェース(BCI)プログラムの詳細は以下の通り。

　1. プログラムの概要

　・開始背景: 天津大学の未来技術学部が、2024年度の新入生募集で初めてBCI技術を専門とする生物医学工学の学位プログラムを提供している。中国ではこのようなプログラムは初めてで、世界的にも珍しい取り組みである。

　・目的: BCI技術は脳と外部デバイスとの直接的な情報交換を実現し、思考だけでコンピュータを制御できるようにすることを目指している。この技術は人間と機械のインタラクションを革命的に変え、生活や生産の方法にも大きな影響を与えるとされている。

　2. プログラムの構成とカリキュラム

　・学際的アプローチ: BCI技術は、生理学、解剖学、医学、物理学、工学、計算解析、自動化制御、機械設計など、多くの分野に関連している。そのため、天津大学のプログラムは多分野にわたる知識と技術を統合して教育を行う。

　・カリキュラム: プログラムは4年間のプロジェクトベースのカリキュラムで構成されている。

　　⇨ 初年度: BCIの基本概念を学び、簡単な脳システム操作(例えば、小さなボールの思考による制御)を習得する。
　　⇨ 2年目と3年目: 神経工学、アナログ・デジタル電子工学、自動化設計、AIアルゴリズムなどを学びながら、脳制御ロボットの制作に取り組む。
　　⇨ 4年目: 学んだ知識を統合し、よりシステマティックなパラダイム設計、アルゴリズムの改良、現実世界の問題に対する応用テストを行う。

　・教育方法: プログラムはプロジェクトベースのカリキュラム、チェーン指向の研究トレーニング、学際的な協力教育システムを採用し、学生が実践的なスキルと革新的な能力を身につけることを目指している。

　3. BCI技術の概要

　・技術の種類

　　⇨ 侵襲的BCI: 脳や神経系に直接電極を埋め込む方法で、非常に高精度な信号取得が可能であるが、手術リスクや感染、倫理的問題が伴う。例としては、イーロン・マスクのNeuralinkが挙げられる。
　　⇨ 非侵襲的BCI: 頭皮に電極を取り付けて脳波を測定する方法で、安全性が高いが、信号の質が劣る。中国ではこの分野での研究が進んでいる。

　4. 国際的な状況と中国の進展

　・国際競争: BCI技術は医療分野での利用が進んでいるが、技術の発展は国際的な競争の一環となっている。中国では天津大学や清華大学、上海交通大学などが主要な研究機関として活動している。

　・中国の進展

　　⇨ 天津大学: 脳脊髄液動態評価技術を導入し、頭蓋内圧の診断を迅速化したり、抑うつ症状のスクリーニングシステムを開発したりしている。
　　⇨ 清華大学: 世界初の無線最小侵襲BCIデバイス「NEO」を開発し、試験治療を行っている。

　5. 将来の展望

　・市場規模: グローバルなBCI市場は2021年に15億ドルに達し、2032年には54億ドルに達する見込みである。
　・中国の国家プロジェクト: 2016年に開始された「中国脳プロジェクト」では、BCI技術が重要な役割を果たしている。2024年1月には「未来産業の革新と発展の促進に関する実施意見」が発表され、BCIもその重要な分野として位置づけられている。
　・BCI技術は、医療から日常生活まで幅広い応用が期待されており、将来的には多くの分野での革新をもたらすとされている。天津大学のこのプログラムは、そのための専門的な人材育成の第一歩といえるだろう。
　
【要点】

　天津大学の脳-コンピュータインターフェース(BCI)プログラムの詳細を箇条書きで説明したものである。

　プログラムの概要

　1.開始背景: 中国初、世界でも珍しいBCI専門の生物医学工学学位プログラム。
　2.目的: 脳と外部デバイスとの直接情報交換を実現し、思考によるコンピュータ制御を目指す。

　プログラムの構成とカリキュラム

　1.学際的アプローチ: 生理学、解剖学、医学、物理学、工学など多分野に関連。
　2.カリキュラム内容

　・初年度: BCIの基本概念を学び、簡単な脳システム操作を習得。
　・2年目・3年目: 神経工学、アナログ・デジタル電子工学、自動化設計、AIアルゴリズムを学び、脳制御ロボットを制作。
　・4年目: 知識統合、パラダイム設計、アルゴリズム改良、現実問題への応用テスト。

　3.教育方法: プロジェクトベースのカリキュラム、チェーン指向の研究トレーニング、学際的協力教育。

　BCI技術の概要

　1.技術の種類

　・侵襲的BCI: 脳に直接電極を埋め込む方法。高精度だがリスクや倫理問題あり。
　・非侵襲的BCI: 頭皮に電極を取り付けて脳波を測定する方法。安全性高いが信号の質は劣る。

　国際的な状況と中国の進展

　1.国際競争: 医療分野での利用が進行中。中国では天津大学、清華大学、上海交通大学が主要研究機関。
　2.中国の進展

　・天津大学: 脳脊髄液動態評価技術、抑うつ症状のスクリーニングシステムを開発。
　・清華大学: 無線最小侵襲BCIデバイス「NEO」の開発と試験治療。

　将来の展望

　1.市場規模: グローバルBCI市場は2021年15億ドル、2032年には54億ドルに達する見込み。
　2.中国の国家プロジェクト: 「中国脳プロジェクト」でBCI技術が重要な役割を果たす。

　このプログラムは、BCI技術の未来に向けた専門的な人材育成を目的としており、多くの分野での革新が期待されている。

【参考】

　☞ 脳-on-a-chip(Brain-on-a-Chip, BOC) は、人工的に作成された脳のモデルを用いたテクノロジーで、以下のような特徴がある。

　1. 定義と目的

　・定義: 生体脳の機能を模倣する小型のデバイス。脳の神経ネットワークや機能をシリコンチップ上で再現する技術。
　・目的: 脳の複雑な機能を理解し、神経科学の研究や新薬の開発、病気の診断などに利用される。

　2. 技術の特徴

　・構造: 小型チップ上に脳細胞や神経回路を配置し、脳の神経活動を模倣する。
　・機能: 脳の電気的活動や化学的反応をリアルタイムで観察することが可能である。

　3. 主な利用分野

　・神経科学研究: 脳の機能や神経回路の研究に用いられ、脳の動作や病気のメカニズムを理解する助けになる。
　・薬剤開発: 新薬の効果や副作用を評価するために使用され、実験室での動物実験の代替手段としても期待されている。
　・疾病の診断: 脳の疾患や神経系の障害を診断するためのツールとして利用されることがある。

　4. 例

　MetaBOC: 天津大学の研究チームが開発したオープンソースの脳-on-a-chipシステム。ラボで育てた脳を使ってロボットの無人制御を行い、障害物回避や追跡、把持などのタスクを実行する。

　5. 利点と課題

　・利点

　　⇨ 高い再現性: 人間の脳の活動を高い精度で模倣できるため、研究や開発において有用である。
　　⇨ 倫理的な利点: 動物実験の代替として使用することで、動物に対する倫理的な配慮ができる。

　・課題

　　⇨ 複雑性: 脳の全ての機能を完全に再現するのは難しく、限界がある。
　　⇨ コスト: 技術の導入や維持には高いコストがかかる場合がある。

　脳-on-a-chipは、神経科学の発展に寄与し、様々な研究や実用化において重要な役割を果たすと期待されている。

【参考はブログ作成者が付記】

【引用・参照・底本】

Tianjin University sets up first brain-computer interface program to cultivate interdisciplinary personnel GT 2024.09.09
https://www.globaltimes.cn/page/202409/1319518.shtml