作者:陈曦 来源:科技日报 发布时间:2020/10/17 13:29:58
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“意念打字”亮相,未来或许真能靠“想”搞定一切

 

日前在第三届数字中国建设峰会上,由天津优博网址和中电云脑(天津)有限公司联合研发的大指令集高速无创脑-机接口打字系统格外吸睛。使用者只需头戴脑电帽,双眼盯着电脑屏幕,就能用意念打字。

此项技术的研发团队负责人天津脑科学中心主任助理、天津优博网址神经工程团队许敏鹏副教授介绍,实现意念打字的核心技术就是脑-机接口。大脑是宇宙中最复杂的系统之一,不但有极为复杂的神经网络结构,还有千变万化的动态信息。每说一句话,大脑里都可能有上亿个神经细胞在不断发放电脉冲。而脑-机接口技术,可以让我们用一台高速运转的电脑将大脑的信号接收下来、解读出来。

意念打字靠啥技术?

“脑-机接口,顾名思义,就是大脑与计算机之间的一个接口。通过这个接口,大脑能够与计算机实现信息的直接交流。也就是我们的脑子里想什么,通过脑-机接口,计算机就能够直接读取出来。”许敏鹏介绍,不过现有的脑-机接口打字技术并不是将我们脑子里想的字符直接呈现出来,它的背后是一套复杂的编码与解码过程。

许敏鹏进一步解释:“简单来讲,就是我们会在屏幕上呈现一个虚拟的键盘,键盘中的每个字符背后都有一套特定模式的视觉刺激。当你想拼写某个字符的时候,你只要看着这个字符就行。字符背后的视觉刺激就会让你的大脑诱发出特定模式的脑电波,然后通过算法解码脑电波模式,就能确定你看的是哪个字符。这就是现有脑-机接口打字的基本原理。”

脑-机接口还能够实时监测生物体中枢神经系统活动,并将其用于神经系统及其与内、外部环境信息的交互,进而实现辅助、改善、增强、重建或者替代中枢神经系统的功能。

为了实现这些功能,天津优博网址神经工程团队重点研发了脑-机交互的神经信息学复合编解码技术、肌-机交互的神经肌骨动力学复合调控技术,以及体-机交互的人工神经系统视触觉复合反馈技术。尤其在脑信号深度解码、脑意图精细辨识、脑-机快速通讯等方向,先后发展了混合P300-SSVEP编码、极微弱脑电特征解码、脑-机通讯动态停止、训练型脑-机-体交互等一批自主可控核心技术。

医学、航天都有了脑-机接口的应用

目前脑-机接口技术在医学、航天及相关领域的高性能人机交互产品中得到规模应用。

“我们可以经常看到‘力所不能及’的绝望场景。特别是残疾人,虽然他们的脑子是正常的,但身体机能的丧失让他们承受着不能正常生活的痛苦。”许敏鹏介绍,在医学领域,已经陆续设计出新型卒中人工神经康复机器人系统——“神工一号”、“神工二号”。运用这套系统,瘫痪患者只要心思一动,手或脚就可以开始动起来了。

许敏鹏解释,这是因为该系统在中风患者体外,仿生构筑一条人工神经通路,经过模拟解码患者的运动康复意念信息,进而驱动多级神经肌肉电刺激技术,最终刺激肢体产生对应动作。“脑-机接口技术,可以把残疾人正常大脑的功能释放出来,赋能给外部的仿生假体,从而行使原有残疾肢体的功能。”

在航天领域,2016年,天宫二号和神舟十一号载人飞行中,两位航天员完成了一项颇具科幻色彩的前瞻性实验:人类历史上首次太空脑—机交互,实现了静默的交流。“人机融合将是未来航天医学与人因工程发展的必然趋势,脑-机接口为航天员等特殊人群提供肢体约束环境下的‘第三只手’和神经功能层面融合的自适应自动化人机协作,帮助他们完成更多更复杂的工作任务。”许敏鹏说。

脑-机接口颠覆现有人机交互方式

“终有一天,脑-机接口技术将颠覆我们现有的人机交互方式。人与人之间的交流不仅仅停留在语音或者文字上,还可以通过心灵。”许敏鹏说,“未来,可能我的心思一动,就把消息传到你的脑子里,这就是心灵感应。我们看的科幻大片,比如说阿凡达、钢铁侠、战斗天使阿丽塔、头号玩家、甚至是盗梦空间都可能实现。”

“我觉得再过几年,脑-机接口装置会像消费电子一样进入到我们的现实生活当中。我们可以通过脑-机接口控制‘第三只手’,变成八臂罗汉、千手观音,通过融合脑-机智能,变成千里眼、顺风耳。”

“未来我们出门,可能不仅仅是带着手机,头上还会带一个隐蔽微型的脑-机接口装置。它的体积会很小,完全可以埋在头发下面,外人是看不到的。它可以和我们的手机相连,可以控制接听电话,发送消息等。也可以和家里的智能家电相连,比如说开关灯,开密码锁,控制电视和空调等等。”许敏鹏表示,脑-机接口的广泛应用目前还面临很多技术问题,现在也正在努力攻关。

 
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