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让全智能生活不再遥远
——记西北工业大学脑控研究团队
    西北工业大学脑控研究团队成员在演示脑控技术。

  本报记者 吕扬 文/图
  在西北工业大学电子信息学院谢松云教授团队的实验现场,脑控研究团队向大家演示了只有在科幻电影里才能看到的一幕:控制室里的实验人员戴上一个科技感十足的“帽子”,专注地盯着屏幕。在室外的空地上,一架无人机缓缓滑行、起飞,按计划绕过障碍物飞行,然后成功降落……无人机的每一个动作都是由实验室人员的大脑直接控制的。 

  提取脑功能特征的人
  谢松云教授给大家科普了这种“意念控物”的基本原理:“意念控物”是通过采集脑电波,然后用某种装置对其进行分析解码转换为控制信号,进而实现对“事物”的控制。这些“事物”可以是设备装置,也可以是生物体。
  “要想实现高质量的控制,最关键、难度最大的问题就是对脑电波的提取、分类与识别,也就是脑功能特征的提取,通俗一点讲就是需要知道大脑想要做什么,获取的脑电波要能代表大脑的这种‘诉求’,不同‘诉求’要能在脑电波中体现出来。”
  脑功能特征的产生通常需要特定的激发方式,就目前脑控技术的应用来看,绝大部分处于单一模式的水平,也就是只能提取一类脑功能特征。最简单的意念控制是利用一个脑功能特征,只能得到两种状态,比如通过检测脑电波的“有”“无”或者“强”“弱”,相应的控制也只能体现出“启动”“停止”或者“快”“慢”等类似的两个状态。应用最多的就是基于注意力和专注度的脑控技术,脑控让玩偶动起来就是典型的案例。比如央视的《极速出发》节目中,嘉宾可以通过佩戴智能头环让玩偶动起来。还有由众多明星参与的《挑战不可能》节目中,嘉宾用人脑控制小白鼠“走迷宫”技术挑战成功。节目播出后震惊了众多的观众,也引起很多网友对脑控技术的无限遐想。
  只有单一模式脑功能特征的提取与识别技术,显然远远不能满足人们对脑控技术的需求。正是基于这种需求,谢松云教授团队经过十多年不懈的努力,研发出了多种激发方式相结合的脑控技术,已经可以做到3种激发方式、7种脑功能特征的提取与识别。目前,团队的相关技术已形成了18件专利。
  别小看这几个脑功能特征的增加,这可并非简单的数量增减,而是脑控技术应用领域一个“质”的变化,可以说是一种颠覆性的技术革新。这也就是脑控无人机绕障碍飞行的技术含量和意义所在。
  “脑机一体化”
  让全智能生活越来越近
  尽管实现了多模式脑功能特征的提取,但脑机接口速度慢、正确率不够高等固有的局限性成为阻碍国际上脑控技术发展的一大障碍。为解决这一问题,谢松云团队率先提出了“脑机一体化”的概念。该概念的提出,有力地推动了脑控技术的实际应用。
  什么是“脑机一体化”?通俗地讲,就是通过脑机接口将大脑的智力和基于计算机技术的人工智能结合起来,将大脑当作计算机控制系统的一个组成部分,构成一个既有大脑的灵活和智能,又有计算机的高速和大容量的新型系统,用于对各种设备与系统的控制。它既不是完全依靠大脑,也不是完全依靠计算机进行全程控制。这样可以大幅度地提高系统的智能化和适应性。
  也正是基于这样的理念,谢松云教授将长期理论研究的成果应用于实际的脑控技术,尤其是在脑信号采集的方式上,突破了“非侵入式”通常需要较多采集电极而造成穿戴不方便、限制推广应用的瓶颈。
  如此炫酷的技术,从构想到普及还得多久才能实现?西北工业大学脑控研究团队给出了令人振奋的答案:已不遥远。随着世界范围内掀起的脑控热潮,核心技术的不断突破会令控制的物品多样化。到那时,脑控技术就可以实现广泛应用。谢松云教授说,该系统应用前景广泛,从人们的日常生活、健康医疗到教育教学、游戏娱乐都能覆盖。谢松云对未来的全智能生活进行了美好畅想,而该技术最实际的应用就是残障人士、老年人的辅助设备。目前一些传闻中的脑控设备,实际上是由肌肉控制的。比如拥有多种“黑科技”的霍金轮椅,是通过检测面部肌肉和眼动来实现控制,价格高达数百万美元。未来的残疾人辅助设备,如果采用脑控技术,会更加方便和智能。
  随着人口老龄化程度加深,脑控技术还可以帮助人们延缓脑衰老。日前,有研究人员提出一款意念游戏,可延缓老年痴呆症,被视为人工智能与脑科学的“跨界整合”。当下热门的无人驾驶汽车,如果安装一套脑控设备,可以大大提高无人驾驶技术的安全性,解决该技术推广应用的最大障碍。
  人脑构造之复杂、神秘,千百年来一直未被破解。正是因为有谢松云教授这样的团队从未停止对科技的探索,不断挑战不可能,才让人类更加了解科技,也更加了解自己。有了他们的努力,神奇的科幻大片才能美梦成真,在现实中真实上演。正如谢松云教授所说:“我们从事的是颠覆性技术的研究,对人类文明进步有着重大意义,再难也要坚持下去。”

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