脑机接口是涉及神经科学、认知科学、计算机科学、控制及信息科学、医学的多学科、多领域人机接口方法，在临床脑疾病诊断、神经康复、航空、军事、娱乐、教育、类脑智能等领域具有广泛的应用前景，是人工智能的重要研究领域。本课程的教学目的是使信息类本科生通过学习，掌握脑机接口的基本原理和方法，以及常用的信息处理与机器学习算法，了解智能科学领域的前沿发展动态。
课程突出高阶性、前沿性、挑战度。既包含了数学分析、线性空间理论、算子理论、黎曼流形等高阶数学知识，又包含了时频谱分析、小波分析、因果分析等高阶工程方法在脑机接口中的应用。通过跨学科的应用场景，培养学生灵活运用数学知识和工程方法解决实际问题的能力。
机构课题名称
生物医学工程：脑机接口前沿技术研究与创新
本课题的核心内容：讲授脑机接口的基本理论、方法与应用，主要包括脑机接口的神经科学基础与电生理特征，空间域、频率域、时间域分析方法，脑网络及脑模态分析方法等，为本课题的研究提供理论和方法基础。通过对黎曼流形、迁移学习、强化学习等前沿方法的分析，研究基于运动想象的意念控制MindPong问题。教授学生信息检索、文献阅读、结果分析方法，培养学生提出问题、分析问题、解决问题的研究素养。
教授介绍
北京航空航天大学 副教授
博士毕业于英国名校，长期结合人工智能、机器学习算法，对人机融合与类脑智能，智能信息处理与临床疾病辅助诊断、神经肌肉骨骼系统、人工神经肌肉等进行研究，在相关领域发表文章多篇。常年于英国G5院校进行学术访问和交流，在控制工程和自动化方面有深厚的研究功底。
课题·收获
机构背景提升
●教授推荐信，支持网推
●国内普刊/国际普刊//CPCI/EI等同级别会议期刊发表
●完整的科研项目学习经历，提升文书素材竞争力
项目安排
机构背景提升
01理论知识课
讲解脑机接口的核心内容，内涵和外延，理解脑机接口的基本范式及所使用的信息，掌握脑机接口系统的基本构成。通过实例对脑机接口系统建立直观认识。
02 理论知识课
了解脑机接口的跨学科特性及存在的主要科学挑战。理解脑电信号产生的神经科学基础，并熟练掌握脑电的时间、空间、频率、连接特征。能够从信号处理和机器学习不同角度对脑机接口系统进行解释，掌握脑机接口方法的一般过程。
03理论知识课
了解脑电的非平稳特性及时频谱描述，理解时频谱的时间分辨率和频率分辨率的不确定性准则。深刻理解解析复信号及信号的频率、相位和时间的关系。掌握基于短时傅里叶变换的时频谱分析方法。了解小波变换的基本原理和连续、离散小波变换各自特点和用途。
04理论知识课
了解脑电非线性动态耦合特性，理解结构连接、功能连接及效应连接的差异及各自优缺点。熟练掌握常见的基于幅值和相位的脑功能连接研究方法。了解因果分析的常用方法。
05实战应用课
了解脑电的节律特性，理解事件相关同步/去同步机理和运动想象实验范式。掌握脑电信号滤波、去工频、去伪迹、重参考等基本预处理方法；基于共空间模式的空间滤波方法进行特征提取，并训练恰当的分类器完成分类任务。对训练分类器的分类精度、泛化能力等性能进行综合评价方法。
06实战应用课
在第5讲的基础上，讲授脑机接口的前沿方法，通过了解脑电的非平稳、非线性动态特性，研究脑模态的基本表示方法。了解基于黎曼流形方法、迁移学习、强化学习提升脑机接口性能的前沿方法。培养学生信息检索能力和批判性思维，和提出问题+分析问题+解决问题的能力。
07论文指导课
各小组汇报研究方案和研究想法，包括研究问题背景、研究理论与假设、拟采用的关键方法及其可行性等。教授讲授学术论文写作的基本原则和规律、论文各个部分的写法及规范。
08结题答辩课
结业汇报、小组展示、导师点评。
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