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BCI技术:用“意念”操控机器

时间: 2018-08-24 16:59 来源: 世界机器人大会

武侠小说中的“御剑术”,到科幻电影里的“阿凡达”,人类一直梦想着用意念控制物体——如今,脑—机接口(BCI)技术正将这一梦想变成现实。


在2018世界机器人大会BCI脑控类赛事中,参赛者戴上脑电波监测帽,紧盯电脑屏幕上的字母,无需动手敲击键盘,就能用“意念”打出想要的字。“关键在于选手要全神贯注,微弱的脑电波很难被采集。”天津大学神经工程团队成员韩锦介绍,脑—机接口技术就是在人脑和机器设备之间建立信息传递的连接通路,使人脑发出的指令可以直接传递给指定的机器终端,俗称“脑控”。


具体来说,“脑控”可分为3个步骤。首先,脑电波监测帽采集并识别人眼注视所诱发的特定脑电波,并在放大脑电波和消除噪音后,分析出人的意图;然后,利用计算机处理脑电波,将人的想法转为机器的控制指令;最后,将指令传送给机器,从而实现人脑对机器的直接控制。


从鼠标键盘到以Siri为代表的语音交互,再到以Kinect技术为代表的体感交互,人机交互范畴不断拓展,BCI技术也将随着研究的不断深入,在助残康复、军事、航天、教育、娱乐、灾害救援等领域得到更深层次应用。


“我们开发了全球首套适用于在轨环境下的脑—机交互系统。”韩锦告诉经济日报记者,航天员景海鹏和陈冬在天宫二号空间实验室采用这套系统完成了人类首次太空脑—机交互实验,验证了BCI技术在复杂空间环境中的适用性,为我国载人航天工程的新一代医学与人因保障系统提供关键技术支撑。


“帮助渐冻人、脑瘫患者以及其他存有肢体或语言功能障碍的人提高生活质量,是一件很伟大的事。”在西安交通大学医工交叉研究所学生王浩冲看来,BCI脑控机器人让残障人士重新获得了与外界交互的能力,在康复医疗领域具有广阔的应用空间,能够造福更多人。


此外,在军事领域,BCI技术已被用于操控无人机、打造“超级战士”;在生活领域,“脑控汽车”“脑控家电”“脑控轮椅”等发明层出不穷;在娱乐领域,Mindflex等脑控玩具供不应求。


“尽管前景可期,但由于脑控对环境、硬件设备、计算机网络等方面要求极高,一套设备的成本不低于30万元;加之机器操作复杂,在现实生活中暂时还没有消费级的产品应用。”清华大学脑—机接口研究组成员梁栗炎说。由于BCI技术需要神经学、脑科学、信息学等多学科融合创新,技术瓶颈有待突破,真正落地尚需时日。


“BCI技术应用尚处于起步阶段,公众在这方面的关注并不多,吸引到的科研资金投入也有限。”王浩冲表示,“世界机器人大会将BCI技术作为独立主题设置竞赛,能够吸引社会各界主动了解这一领域。此外,人们以竞赛的形式真正参与到脑机交互体验过程中,也让我们获得了建立脑电信号数据库的机会,从而推动核心技术取得突破性进展”。


联通大脑和机器,是人类不断运用新技术增强自身能力的过程,正如我们运用汽车突破行走的速度限制,用电话突破听力的范围限制。BCI脑控机器人的未来值得期待。


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