ブレイン・マシン・インターフェース（Brain-machine Interface : BMI）とは、脳波等の検出・あるいは逆に脳への刺激などといった手法により、脳とコンピュータなどとのインタフェースをとる機器等の総称である[1]。

接続先がコンピュータである場合にはブレイン・コンピュータ・インタフェース（Brain-computer Interface : BCI）とも呼ばれる[2]。
概要

BMIは脳波などの脳活動を利用して機械を操作したり、カメラ映像などを脳への直接刺激によって感覚器を介さずに入力することを可能にする[3]。信号源および操作対象である"脳"と"機械"を繋ぐ存在、脳波を読み取る脳波センサーや脳波を解析するプログラムなどを総称してBMIと呼ぶ。

脳信号の読み取りでは、脳の神経ネットワークに流れる微弱な電流から出る脳波や脳活動による血流量変化など、脳の活動に伴う信号を検知・解析する事によって人の思念を読み取る[3]。これを機械への入力・命令へ変換することによって脳(思考)と機器を直結することができる[3]。

脳への刺激では、センサーなどによる情報を元に脳を直接刺激することによって機械からの情報を脳へ直接伝えること。

情報の流れが一方通行の片方向インターフェースと、相互疎通が可能な双方向インターフェースが想定されているが、現在実現しつつあるのは一方通行の片方向インターフェース技術のみである。片方向インターフェースでは一方通行の情報伝達を行い、脳から命令をコンピュータが受ける電気信号に変換するか、コンピュータからの電気信号を脳波に変換する。SF等で想定されている双方向インターフェースでは、脳と外部機器との間で情報を交換・共有するため、人または動物と機械が一体化することになるが、現実には動物実験・人体実験とも移植は成功していない。ここでいう脳とは心や精神ではなく、物質として存在する有機生命の神経系(もしくは神経系のモデル)そのものを指す。

人間が睡眠中に見る夢や身体障害者のコミュニケーションなど関連する分野などにおいて、脳活動から思考情報を読み出す「ブレイン・デコーディング」と、知覚や精神活動を脳活動に変換する「ブレイン・エンコーディング」が研究されている[4]。2023年時点では、限定的ながら夢で見た画像や考えているだけの単語を読み出すことに成功している[5][6][7]。
歴史『学校にて』

脳と機械を繋ぐというアイデアは古くからあった。20世紀初頭に製作された未來予想図En L'An 2000の『学校にて』では、脳に繋がれた装置で勉強する生徒が描かれている[8]。

実際にBMIをはじめとするマンマシンインターフェースの研究が始まったのは1970年代頃で、実際に人体に外部機器が移植されたのは1990年代中頃になってからである。

21世紀に入り、機能としては不十分ながら視覚や聴覚を補助する人工感覚機器や、モーターによって動作する義手・義足といったBMI機器の人間への移植事例が既に存在する(例えば、MIT教授であるヒュー・ハー（英語版）が開発したバイオニクス義肢は、脳波を直接読み取っているのではなく、脳から発せられる(「存在しないはずの」くるぶし下の足を動かそうとする)信号を、膝上部分の筋肉が発する電磁パルスから読み取っている[9])。またfMRIなどで得た信号を深層学習などの情報技術により補正・解析することで大きく精度が向上した[2]。2024年5月、脳波で制御するロボット「NOIR（ノワール）」はすでに実用化に近づいている[10]。

実験により判明したことは、BMIを移植した際の脳の適応性が大きい点である。近年の技術や知識の進展で、BMI技術は人間の機能拡大をもたらすと考えられている。最も極端な例では、2040年代にテセウスの船のような手法で機械に脳機能を移植する事が可能になるとする予測もある[11]。
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