脑-机接口是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接的信息交换通道，该技术的发展有望突破人类诞生以来由五官、肢体决定的信息交互带宽瓶颈，前景广阔。脑-机接口技术是一种涉及神经科学、信号检测、信号处理、模式识别等多学科的交叉技术，BiCASL团队在脑信号采集芯片、脑机接口系统等方面持续积累创新成果。

方向2.1：近红外脑功能成像系统

       脑电采集是探测脑活动的直接方式，但面临“颅骨屏障”难题，空间分辨率受限。近红外脑功能成像技术，在头部指定区域入射近红外光，并观测出射光强，可反映脑神经激活引起的代谢活动，从侧面对脑活动进行探测。这种方法可通过改变入射光位置，有选择地对指定脑区探测或扫描，进而得到更高分辨的脑活动图像，在脑科学、医学等领域应用前景光明。BiCASL团队在近红外脑成像的测试方法、传感芯片、穿戴系统、成像算法、医学应用等领域不断积累技术与成果。 

                                                                                                          频域近红外脑机接口芯片

近红外脑功能成像可穿戴样机 

代表性成果：

[ESSCIRC 2022] “A Sub-0.01◦ Phase Resolution 6.8-mW fNIRS Readout Circuit Employing a Mixer-First Frequency-Domain Architecture” 

[TBioCAS 2022] “An Energy-Efficient Wearable Functional Near-infrared Spectroscopy System Employing Dual-level Adaptive Sampling Technique ” 

[IEEE Sensors J. 2021] “A Coarse/fine Dual-stage Motion Artifacts Removal Algorithm for Wearable NIRS Systems” 

方向2.2：植入式高精度双向脑机接口系统

       真实世界的物理以及生物信号，往往隐藏在各种干扰和传感器及电路的失调之中。从巨大的干扰和失调信号中，提取并且放大微弱的物理和生物信号，往往需要巨大动态范围的前端电路，这对信号链的前端电路带了设计挑战和功耗和面积负担。而植入式脑机接口面临严苛得功耗、体积重量限制，同时有对传感调控功能维度和通道数量有着不断提升得需求。，如何充分利用混合集成电路技术，从系统结构上进行创新，从电路设计上进化优化，从而实现更高能效、更高动态范围的前端模拟电路，是实现高精度传感，尤其是植入式高精度双向脑机接口的关键手段。 

代表性成果：

[TBiCAS-2017] Liu Yan, Song Luan, Ian Williams, Adrien Rapeaux, and Timothy G. Constandinou. "A 64-channel versatile neural recording SoC with activity-dependent data throughput." IEEE transactions on biomedical circuits and systems 11, no. 6 (2017): 1344-1355.