科技的發(fā)展，讓“心想事成”不再只是一句祝福,。本期好奇心帶你探秘西北工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的腦控技術(shù)，用人腦控制機(jī)器人和無人機(jī)運(yùn)行,。

　　>>現(xiàn)場演示

　　操作者盯著屏幕上的燈 機(jī)器人就會動

　　近日,，好萊塢科幻電影《環(huán)太平洋2》正在熱映，片中主人公身處機(jī)甲戰(zhàn)士身體內(nèi),，“主人”可以隨心所欲地控制機(jī)甲,，就好像是控制自己的身體一樣。

　　這部科幻電影所描繪的技術(shù)即“腦控技術(shù)”,，用人的意念來控制機(jī)器等外部事物,。西北工業(yè)大學(xué)電子信息學(xué)院謝松云教授所帶領(lǐng)的神經(jīng)信息團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域進(jìn)行了長達(dá)十余年的研究，并取得了重大突破,。昨日,，團(tuán)隊(duì)成員向記者現(xiàn)場展示了該技術(shù)的其中一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>

　　實(shí)驗(yàn)人員頭戴腦電檢測設(shè)備，盯著面前的視覺刺激裝置,，該裝置由電腦顯示屏和上下左右四個led燈組成,，機(jī)器人和腦電檢測設(shè)備由無線方式進(jìn)行信號傳輸，機(jī)器人實(shí)時運(yùn)行圖像通過攝像機(jī)傳回到裝置顯示屏,。實(shí)驗(yàn)人員盯著裝置上方的燈,，機(jī)器人就會向前行進(jìn)，盯著下方的燈機(jī)器人就會向后退,，左右分別是左拐和右拐,。機(jī)器人行進(jìn)到玩偶跟前，實(shí)驗(yàn)人員通過眨眼,，控制機(jī)器人將玩偶抓取或放下,。

　　>>記者體驗(yàn)

　　腦控機(jī)器人反應(yīng)快 操作者不能開小差

　　為了進(jìn)一步感受腦控技術(shù)，華商報記者親身體驗(yàn)了腦控機(jī)器人的操作過程,。

　　“腦電檢測設(shè)備上的電極要緊貼頭皮,，從而更好地采集腦電波，所以頭發(fā)太厚可能會有影響,?！敝x松云教授邊給記者調(diào)試腦電檢測電極邊介紹。實(shí)驗(yàn)人員將記者的頭發(fā)撥開戴上腦電檢測設(shè)備，實(shí)驗(yàn)開始后記者先盯著視覺刺激裝置上方的燈,，機(jī)器人立即開始向前行進(jìn),，走到玩偶面前后記者眨眼，機(jī)器人很快就抓取到玩偶,。隨后記者想讓機(jī)器人后退,，但是看燈時沒能集中注意力，所以機(jī)器人并未做出相應(yīng)動作,，記者重新集中注意力后,，機(jī)器人又很快按照腦控意愿完成了相應(yīng)任務(wù)。由于一直盯著燈看,，記者感到眼睛有些疲勞,。

　　“這就是這種模式的局限性?！敝x松云說,，這種模式需要集中注意力，但實(shí)際操作中很難做到不分神,，眼睛的余光也容易看到其他方向的燈,，所以采集到的腦電波不一定就是單一的一種，容易發(fā)生偏差,。

　　>>其他成果

　　大腦進(jìn)行想象就能控制無人機(jī)左右運(yùn)動

　　謝松云說,，其實(shí)利用視覺刺激的方式進(jìn)行腦控只是腦控技術(shù)的一種模式。而且通常意義上的腦控希望實(shí)現(xiàn)“腦子里怎么想,，事物就怎樣運(yùn)動”的效果,，為此，他們研發(fā)了多模式腦控?zé)o人機(jī)系統(tǒng),，結(jié)合了視覺刺激,、事件想象和眨眼三種模式控制無人機(jī)的飛行。其中,，想象模式就是大家所說的“意念控制”,，無需外加刺激裝置，只通過大腦進(jìn)行特定任務(wù)的想象,，激發(fā)出相應(yīng)的腦特征信號,。

　　據(jù)介紹，操作多模式腦控?zé)o人機(jī)時,，視覺刺激控制無人機(jī)的上升,、下降，事件想象控制無人機(jī)左前,、右前運(yùn)動,，眨眼控制無人機(jī)的懸停,。在前不久剛做的一次實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)人員就通過這三種模式實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)的跨障礙,、繞八字飛行,。

　　>>原理解析

　　檢測腦電波后轉(zhuǎn)化為控制信號 實(shí)現(xiàn)腦控

　　謝松云介紹，人腦神經(jīng)元活動時就會產(chǎn)生電信號,，這些信號相疊加，就形成了腦電波,。腦控技術(shù)的原理其實(shí)是通過對腦電波進(jìn)行分析解碼,，轉(zhuǎn)換為控制信號，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對“事物”的控制,，這些“事物”可以是設(shè)備裝置,，甚至可以是生物體。

　　謝松云從2002年開始從事該領(lǐng)域的研究,，“這是一個交叉學(xué)科的研究,，包括神經(jīng)生物學(xué)、信息學(xué),、自動化,、計(jì)算機(jī)、心理學(xué),、醫(yī)學(xué)等,。”謝松云說,，人腦非常復(fù)雜,，檢測到的腦電波非常微弱且噪音很大。生理刺激可以激發(fā)出相應(yīng)的腦電特征信號,，于是他們研發(fā)并自制出了視覺刺激裝置,，通過燈光的閃爍對眼睛的刺激在大腦產(chǎn)生相應(yīng)頻率的特征信號，四個頻率不同的信號可通過解碼形成四個腦控指令,。人腦需要發(fā)出什么指令就看對應(yīng)的燈,，腦電檢測儀采集到相應(yīng)的腦電信號并提取出來，通過分析處理轉(zhuǎn)換為控制信號,，從而控制機(jī)器人按照人的意圖完成運(yùn)行,。

　　事件想象和意識眨眼兩種模式，同樣是利用腦電檢測儀采集相應(yīng)的腦電信號,，提取不同刺激模式下腦電信號所對應(yīng)的不同特征,，進(jìn)而控制無人機(jī)的飛行。

　　>>研發(fā)進(jìn)展

　　目前可實(shí)現(xiàn)1.5秒內(nèi)完成 目標(biāo)為1秒以內(nèi)

　　謝松云說,，他們所研發(fā)的腦控技術(shù)目前在世界上處于先進(jìn)水平,，實(shí)驗(yàn)平均任務(wù)完成時間為1.5秒以內(nèi),，因?yàn)閺拇碳ぎa(chǎn)生到腦電信號的特征提取到轉(zhuǎn)換和控制需要一個過程，今后的研究目標(biāo)為1秒之內(nèi),。

　　謝松云介紹,，其實(shí)腦控技術(shù)的難點(diǎn)在于腦電特征信號的提取，因?yàn)槿祟惖拇竽X非常復(fù)雜,，目前對于人腦的發(fā)掘卻很有限,。目前腦部信號采集方式主要有兩種，腦植入電極的“侵入式”和無植入的“非侵入式”,?！扒秩胧健笔菍⒛X電檢測的電極通過外科手術(shù)植入大腦，這種方式采集的信號相對較強(qiáng),、穩(wěn)定性強(qiáng),，但這種方式需要在顱內(nèi)植入電極，對人體造成一定的創(chuàng)傷,，不方便長期使用,。謝松云團(tuán)隊(duì)研究的則是“非侵入式”，即在頭皮佩戴腦電檢測裝置,。

　　>>應(yīng)用前景

　　可廣泛應(yīng)用于無人駕駛,、工業(yè)控制等領(lǐng)域

　　腦控技術(shù)將得到怎樣的應(yīng)用?謝松云介紹，可廣泛應(yīng)用于無人駕駛,、工業(yè)控制,、教育、娛樂,、助老/助殘?jiān)O(shè)備和醫(yī)療領(lǐng)域,。

　　無人駕駛方面，目前一個技術(shù)難點(diǎn)在于無人車通過人工智能方法提前學(xué)習(xí)各種路況后運(yùn)行,，但現(xiàn)實(shí)路況往往更加復(fù)雜多變,，所以出現(xiàn)了無人駕駛汽車發(fā)生交通事故的現(xiàn)象。腦控技術(shù)的加入,，可在發(fā)生事故的瞬間,，及時發(fā)出各種警示和模式切換指令，從而避免交通事故,。這也是謝松云團(tuán)隊(duì)提出的“腦機(jī)一體化”概念,，將大腦的智力和基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的人工智能結(jié)合起來，將大腦作為計(jì)算機(jī)控制的一個組成部分,，構(gòu)成一個既有大腦的靈活和智能,，又有計(jì)算機(jī)的高速和大容量的新型系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和安全性,。

　　另外,，行動不便的殘疾人和老年人需要輪椅等輔助設(shè)備,，腦控技術(shù)的加入會讓設(shè)備更加方便和智能。