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        戴着脑电帽控制机械臂写汉字 人与机器的界限被打破?

        2021-02-25 04:23编辑:阳光在线人气:


          一个陈腐汉字写出的科学前沿

          如果糊口在将来的人寓目本日的科学影像记录,他恐怕会被面前这顶帽子逗笑。

          它看上去像泳帽,外貌充满指甲盖巨细的金属片,上面镶嵌着电极,用来收罗脑电信号。戴上这样一顶脑电收罗帽需要耗费一点时间,为了让那些金属成品隔着骨头、肌肤、体液更好地读懂人脑,研究者还得想步伐拉近他们的间隔——填入膏状电解质凝胶,让头皮和金属电极的打仗越发细密。

          听上去,戴这顶帽子可不太舒服。但眼下,它带来的神奇感绝对能对冲不适感。它负担着窥伺人脑奥秘的使命,从上世纪末开始,人们通过它将捕获到的人脑信号转化为指令,操控外部设备实现“意念节制”。  

          2021年春节前,天津大学神经工程团队的两个95后大学生戴着脑电帽,配合想象着一个汉字,他们的脑电信号被捕获并转化为指令,握着毛笔的机器手臂在红纸上写出“福”字。

          这是世界上第一次回收多人协同方法脑控机器臂、用意念“写”出汉字。

          新的世界记载降生了

          23岁的女研究生罗睿心是谁人“福”字的“执笔者”之一。想让“电脑伴侣”更好地领略本身,和人类一样,也得花时间相处。

          交伴侣的方法直接又沉默沉静。罗睿心戴上嵌有64个电极的帽子,端坐在光标闪烁的电脑屏幕前,让眼光在216个点位上逐一逗留至少5秒钟,电脑即时记录下她凝望差异光标时发生的差异脑电波。

          当她想试着写出一横时,只需用眼神在屏幕上“划”出一横,“电脑伴侣”就能从她眼神在差异点位的游走轨迹,阐明出脑电波发生的变革,进而大白她的意图。

          她还需要照顾“电脑伴侣”的回响速度。这一笔“写”得太快,对方来不及作出回响。她要摸清“伴侣”的节拍,同时让本身想象笔画时的留意力更会合一些,约莫15分钟之后,两边交换信息的精确率能到达90%以上。

          27岁的生物医学工程博士生韩锦是这套双人脑控机器臂书写系统的搭建者,他表明,实现脑控的前提是让呆板读懂人的思维意图。

          呆板进修和数学建模要领能在差异的脑电波与各异的思维任务之间成立起映射模子,识别出差异的思维意念,也就是“约定”一小我私家和计较机都领略的相同方法。每小我私家的脑电特征都是唯一无二的。“同一小我私家,在差异时间、差异状态下,完成同一任务时发生的脑电波也纷歧样。”韩锦说,为了担保任务精确率,每次执行任务之前,都需要先举办人机练习,“互相熟悉一下。”

          一般来说,被试者需要先作出一系列差异的行动,让计较机从电极读取数据,大抵弄大白,哪种行动意图会触发什么样的脑电波。下一次,当同样的脑电波呈现时,计较机就能大白,是要做什么行动了。

          2018年韩锦第一次在尝试室里实验用意念打字母,“我在这边想,何处的屏幕上就跳出一个个字母,感受出格科幻。”一年今后,“哪吒”脑控智臂呆板人系统在那间尝试室里降生。

          写汉字比写字母可贵多。罗睿心和队友把“福”字按笔划拆解为多个部门,两人平均分派,她认真节制左边的偏旁和右边的口字,另一人认真福字右上的横和下面的田字。

          两位“执笔者”盯着屏幕上每个笔划,从起点到终点,光束直击视网膜,大脑中长得像八爪鱼一般的神经元们受到刺激,诱发出相应的脑电波。

          大脑像俄罗斯套娃的焦点,被组织层层包裹,颅骨导电本领欠好,“执笔者”必需足够专注,只管淘汰肢体举动,才气发生一个“穿透力”十足的脑电信号,穿过脑膜、脑脊液、颅骨……抵达头皮上的电极。

          一台计较机同时“对话”多人,能省去一个个“交心”的时间。对比单人脑控,双人协作操控机器臂要办理的问题更为巨大,需要设计公道的任务分派计策,使两人以最高效率完成操控任务,且不能彼此斗嘴。

          罗睿心和队友同时发出的意念指令,被计较机同时吸收,再凭据效率优先的顺序指示机器臂完成书写。整个书写进程用时3分钟,阳光在线手机版下载,比单人速度晋升了一倍。

          “人类勾当中,有许多巨大风雅的事情,阳光在线下载,是单人无法完成的,需要多人配合相助。”韩锦说,这次是双人操控单个机器臂,将来可以实现多人、多个机器臂配合完成一些更沉重或更风雅的任务。好比宇航员在外太空脑控机器臂完成机器维修等。

          恒久以来,脑控技能面对的一个要害问题,就是如何完成更多的任务,又能保持更高的速度。“快”与“好”之间存在着天然的抵牾,天津大学医学工程与转化医学研究院副传授许敏鹏说,在以往的研究中,可完成的最大BCI(脑机接口)指令是84个,但单个指令的识别时间高出8秒;假如识别时间缩短到0.8秒,就仅能完成40个指令。

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                  (来源:阳光在线手机版下载)

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