官网首页
您所在的位置:首页案例分享

西工大脑控研究团队,给你一个“意念控制”的世界!

发表者:爱生  发布时间:2018-05-04



最近的好莱坞科幻电影《环太平洋2》正在热映,片中主人公深处机甲战士身体内,通过一条神奇的“管子”与机甲相连,而机甲似乎理解“主人”的心思,可以让“主人”随心所欲的控制,就好像是控制自己的身体一样。片中有一句台词“神经元融合度越高,机甲的战斗力越强”,也道出了人机融合的关键所在。

虽然电影只是人类的一种娱乐和消遣的方式,但这类科幻电影反映的却是人类对科学技术,特别是颠覆性技术的一种向往。上述影片体现的是人类对“脑控”技术的渴望(包括以前大热的电影《阿凡达》)。可喜的是,人类对“脑控”技术的研究与实践已经取得了巨大的进步。特别是近年来,可谓“大热”,这个在一些国内综艺节目中可见一斑。

比如央视的《极速出发》节目中,可以通过佩戴智能头环让玩偶动起来。还有由王力宏、董卿等众多明星参与的《挑战不可能》节目中,用人脑控制小白鼠“走迷宫”技术挑战成功。节目播出也一度震惊了众多的观众,也引起很多网友的对“脑控技术”的无限遐想。

有网友提出:“我最需要的是一辆像“平衡车”一样(平衡车采用的是人体重心控制),用我的“意念”来控制的代步工具,走、停、加速、减速、转弯等,我想一想就能实现,那不是很酷……”



这个问题,小微也问到了本文的“主角”西北工业大学电子信息学院的谢松云教授,谢教授的答复是:“以目前团队的技术水平,研发这样一款实验产品是完全可行的。” 


这么厉害,那到底谢教授团队的研究有什么与众不同呢?让我们一起揭开它的神秘面纱……

颠覆性技术革新

多种诱发模式相结合的脑控技术

这么专业的题目,好难理解……


这样,先给大家看一个场景:


在谢教授团队的实验现场,团队向众人表演了惊人的一幕:控制室里的实验人员戴上一个 “科技感”十足的“帽子”,面对着屏幕,无需操作任何,只是认真的盯着屏幕……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,成功降落……,如果没有谢老师的讲解,我们很难相信,无人机每一个动作是由实验室人员的“大脑”直接控制的。

有的读者问了,光看场面,也没有觉得有什么特别啊?和控制玩偶,控制小白鼠一样都是控制啊!别急,容小微慢慢道来……


先科普下基本原理:


所谓的“意念控物”是通过采集脑电波,然后用某种装置对脑电进行分析解码,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,甚至可以是生物体。至于脑电波,其实很早就被人类所认识和获取,人脑神经元活动时就会产生电信号,这些信号相叠加,就形成了脑电波。

谢教授告诉小微要想实现高质量的控制,最关键、难度最大的就是对脑电波的提取、分类与识别,也就是所谓“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这种“诉求”,不同“诉求”要能在脑电波中体现出来。


在利用脑电波进行控制时,“脑特征”的产生通常是需要有特定的激发方式,又可称为诱发模式。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特征,所转换的控制指令即自由度十分有限的,限制了意念控制的能力和发展。最简单的意念控制是利用一个“脑特征”,也就是只能得到两种状态,比如通过检测脑电波的“有”或者“无”,“强”或者“弱”,相应的控制也只能体现出“启动”或者“停止”、“快”或者“慢”等类似的两个状态。目前,应用最多的就是基于注意力、专注度的脑控,脑控让玩偶动起来就是典型的案例。


显然只有单一模式脑特征的提取与识别远远不能满足人们的对脑控技术的渴望期待。在现实中对物体的控制需要更多的控制状态,比如上述提到的脑控平衡车,走、停、加速、减速、转弯等至少需要5到6个特征量。正是基于这种需求,谢松云教授团队长期致力于该方面的研究,经过十多年不懈的努力,团队研发出了多种诱发模式相结合的脑控技术,目前已经可以做到3种诱发模式、7种脑特征的提取与识别,更多模式的脑特征的开发与利用近期也将攻克。

调整大脑信号采集器

千万别小看这几个脑特征的增加,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”!


讲到这里,大家应该明白脑控无人机绕障碍飞行的技术含量和意义了吧!而相对于脑控无人机,上面提到的脑控平衡车的难度还有所不及。

脑控机器人

谢教授告诉我们上述系统中对于脑特征的诱发,主要采用了三种模式:视觉刺激运动想象事件想象


视觉刺激,通过闪烁的灯光等形象变化,刺激视觉反应,从而激发出相应的脑特征信号。这种刺激固然有效,但也有弱点:需要外加刺激装置,容易导致视觉疲劳,从而降低控制精度。


运动想象,无需外加刺激装置,只通过大脑进行特定任务的想象,刺激相应的脑区域,激发出相应的脑特征信号,通过分别想象人体进行左、右手运动等动作,激发出不同的脑特征。克服了视觉疲劳的问题,但缺点是对于提取脑特征的精确度要求很高,个体差异很大,不容易掌握。


还有一种方法叫“事件想象”,通过联想不同事件,诱发出不同的脑特征信号。这种方法虽然抽象,自由度却很高,适用范围也相当广泛。

目前可以提取的7种脑特征的诱发模式就包括4种视觉刺激、2种事件想象,结合眨眼,形成了多种诱发模式相结合的脑控技术的应用。目前,团队的相关技术已形成了18件专利。




咨询来源于:

相关推荐