编者按

2024年11月15日上午，清华大学生物医学工程学院与清华医学其他学院共同揭牌成立，已有45年历史的清华生物医学工程学科从此开启了新篇章和新征程。

在学院成立之际，我们采访了清华大学生物医学工程学院的元老高上凯教授，听她讲述她的学术生涯历程，撰写了本次“建院-足迹”系列访谈的首篇报道。

高上凯教授的故事，不仅是个人成长的历程，也是中国生物医学工程领域快速发展的见证。从最初的医疗器械研究到今天的脑机接口技术，高上凯教授和她的同事们用自己的智慧和汗水，为中国乃至世界的科技创新贡献了力量。

1970年，在清华大学电机系毕业后，高上凯教授并没有沿着传统的电机工程道路前行，而是选择了一个全新的领域——生物医学工程。

最初，清华大学并没有生物医学工程这一学科。后来，清华大学一批具有远见卓识的教师认识到医疗器械的重要性，开始推动生物医学工程这一新兴学科的发展。

这是一个充满未知与挑战的选择，但高上凯教授却认为，这是她人生中最幸运的决定之一。

在清华大学生物医学工程专业刚刚成立之际，高上凯教授便成为了首批研究生中的一员，开启了她在生物医学工程领域的学术新篇章。

高上凯教授回忆到：“我当时对这个专业非常感兴趣，因为我们要研究与人相关的东西，挑战性很大，也有很多事情可以去做。”

在谈及对自己影响深远的师长时，高上凯教授提到了她的研究生导师杨福生教授。

杨福生教授作为清华生物医学工程学科创始人之一，对待教学工作极为严谨。

高上凯教授回忆道：杨福生教授是一位非常有教学经验的老教师。但他儿子和我提到过，他每次如果第二天要上课，都会在家里走来走去，不停踱步，这实际上是他在自己做预讲。

那时候没有PPT，除了想清楚该讲什么内容之外，第二天上课时，哪些板书写在黑板左边、哪些板书写在黑板右边，他都要想清楚。

上世纪80年代杨福生等老教授与青年教师合影

（前排右二为杨福生，前排左一为高上凯）

杨福生教授对待科研工作同样非常认真和严谨。

高上凯教授补充道：“80年代左右既没有计算机也没有网络，要找一篇文献很困难。导师就带着我们一起去到图书馆，从装满卡片的抽屉里头，找到文献所在杂志的信息，再找到对应的书架。他本人也有一个习惯，每次发现有用的文章，他都自己做出一张一张的小卡片。一张卡片实际上就是一篇文献的摘要，记录着文章的重点。”

在每次组会上，杨福生教授也总是早早到场，帮助学生们解答疑惑。对学生的论文和报告，他会亲自复核推导每一个公式。

这样的治学态度深刻影响了高上凯教授。“这样的一位老教师对我的影响肯定是非常大的，无论是当时上学念书，还是后面成为一位老师，他的言传身教潜移默化地影响了我一生”。

高上凯教授最初的研究方向集中在医疗器械领域，尤其是超声仪器。随着杨福生教授意识到大脑研究的重要性，实验室开始逐步转向脑电信号处理。

高上凯教授回忆说：“当时杨福生教授是专门做医学信号处理的，最开始上手的就是心电。因为心电信号是毫伏量级，比微伏级的脑电强很多，信噪比也高得多，研究起来就相对简单和方便。但是，杨福生教授很早就意识到，真正要了解和揭示人的奥秘，就一定要对大脑有所研究。”

上世纪90年代初，杨福生教授开始安排学生去做脑电信号处理方面的研究。“高小榕教授的博士论文就是有关脑电的信号处理，这也是杨福生教授有意识的安排”。

高上凯教授回忆，在杨福生教授带领下，课题组在脑电信号分析领域积累了一定基础。有了基础之后，自然就开始思考，这些技术能不能用来做一些解决实际问题的事情。

“于是我们就开始通过脑电信号分析来提取它的特征，进而尝试去控制外部的某个设备”——这也是后来脑机接口工作的开端。

高上凯教授回忆说，当时他们的工作面临许多未知的挑战，但团队成员从未退缩。

一个偶然的机会下，一位在美国NASA工作的学者来访，指出他们的研究实际上就是脑机接口，国际上即将要召开一场关于脑机接口的讨论会。

这个信息为实验室打开了新的视野。当时，她和高小榕教授便迅速前往美国参加了那场国际会议。

会议结束后，高上凯教授所在的团队随即在一项全球性的脑电信号解读比赛中取得优异成绩。至此，实验室的工作正式在国际脑机接口领域占据一席之地！

高上凯在美国国家科学院会堂报告

高上凯在世界机器人大会上报告

高上凯教授强调，科研的成功离不开国家的支持和个人的努力，更离不开团队的合作。

“我觉得我们这个团队里，无论是老师还是学生，都非常乐于奉献，从不计较个人的得失。在这样一个团队里，我工作也是非常快乐的。当下，无论要做什么事情，我觉得单打独斗实现成功的可能性大概是不太大的，有一个好的团队非常重要。”

谈及此，高上凯教授分享了一个有趣的故事：

“当时脑机接口研究确实是大家从来没做过的事情，碰到很多难题。我们曾经提出基于稳态视觉诱发电位的脑机接口方案，这个方案在很多的受试者身上都非常有效果。

高上凯在实验室开展实验（左一为高上凯）

但当时实验室里就有几个学生，他们无论如何都没办法实现效果，大家都很疑惑，这些学生挺健康的，也特别聪明，怎么就没有办法出现好的控制效果呢？

于是实验室就决定，除了采集脑电信号外，还去做一做磁共振影像，看看这几位同学的大脑是不是长得不一样。

当时校内还没有核磁，实验室特地联系了医院里的医生，看下班后能不能给我们一些额外的时间去完成测量和实验。

那时大家很珍惜这个机会，所以就想把这些测量做得尽可能精准。为着这个目标，高小榕老师在实验的前一天去剃光了头发。结果，学生看到老师都剃光了，自己也跟着剃了光头。”

高上凯教授感叹道，正是这种团队协作的精神，使得课题组能在充满未知与挑战的脑机接口研究中不断前进。

当前，脑机接口技术受到了学术界和社会公众的高度关注。高上凯教授认为，虽然国内外有许多不同的技术路线，但核心问题始终是如何在确保安全的前提下，准确地解读脑电信号。

对于未来，高上凯教授充满期待。她表示，随着技术的进步，希望脑机接口将在医疗康复、辅助技术等多个领域发挥更大的作用，造福更多的患者！

高上凯在开展临床试验（左二为高上凯）