腦控技術(shù)加AI:給你一個(gè)“意念控制”的世界
前不久熱映的好萊塢科幻電影《環(huán)太平洋2》中,主人公身處機(jī)甲戰(zhàn)士身體內(nèi),隨心所欲地控制機(jī)甲,就好像是控制自己的身體一樣。“神經(jīng)元融合度越高,機(jī)甲的戰(zhàn)斗力越強(qiáng)”,片中的臺詞道出了人機(jī)融合的關(guān)鍵所在。
影片中所描述的這種人機(jī)融合,即為腦控技術(shù)——用人的意念來控制機(jī)器等外部事物。
在腦控技術(shù)領(lǐng)域,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)已進(jìn)行了長達(dá)十余年的研究,研發(fā)出了多種誘發(fā)模式相結(jié)合的腦控技術(shù)。目前,這一技術(shù)已經(jīng)可以做到3種誘發(fā)模式、7種腦特征的提取與識別。更多模式的腦特征的開發(fā)與利用,也有望在近期攻克。
意念控制,無人機(jī)起落自如
近日,記者在西北工大電子信息學(xué)院看到這樣的實(shí)驗(yàn)場景:
控制室內(nèi),實(shí)驗(yàn)人員戴上一個(gè)科技感十足的“帽子”,面對著屏幕,無需任何操作。看起來,他只是認(rèn)真地盯著屏幕……
而在室外的空地上,一架無人機(jī)緩緩滑行、起飛,按照計(jì)劃繞過障礙物飛行,而后,成功降落……實(shí)際上,無人機(jī)的每一個(gè)動(dòng)作都是由實(shí)驗(yàn)室人員的“大腦”直接控制。
“所謂的‘意念控物’,是通過采集腦電波,然后用某種裝置對腦電波進(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。”謝松云說,這些“事物”可以是設(shè)備裝置,甚至也可以是生物體。
至于腦電波,其實(shí)很早就被人類所認(rèn)識和獲取。“要想實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的控制,難度最大的就是對腦電波的提取、分類和識別,也就是所謂腦功能特征的提取。”通俗一點(diǎn)講,就是需要知道大腦想要做什么,獲取的腦電波要能代表這種“訴求”,不同“訴求”要能在腦電波中體現(xiàn)出來。
在利用腦電波進(jìn)行控制時(shí),腦特征的產(chǎn)生通常需要有特定的激發(fā)方式,亦稱誘發(fā)模式。目前的腦控技術(shù)應(yīng)用,絕大部分處于單一模式的水平,也就是只能提取一類腦特征,這使得所轉(zhuǎn)換的控制指令在“自由度”上十分有限,也就限制了意念控制的能力和發(fā)展。
顯然,只有單一模式腦特征的提取與識別,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們對腦控技術(shù)的渴望和期待。現(xiàn)實(shí)中,人們對物體的控制需要更多的控制狀態(tài)。“比如,要實(shí)現(xiàn)一輛腦控平衡車,至少需要走、停、加速、減速、轉(zhuǎn)彎等5至6個(gè)特征量”。
這幾個(gè)腦特征的增加,并非簡單的數(shù)量增減,而是腦控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域質(zhì)的變化。謝松云表示,上述系統(tǒng)中對于腦特征的誘發(fā),主要采用3種模式:視覺刺激、運(yùn)動(dòng)想象、事件想象。
“腦機(jī)一體化”讓腦控技術(shù)走向應(yīng)用
盡管實(shí)現(xiàn)了多模式腦特征的提取,但腦機(jī)接口的一些固有局限性,如速度慢、正確率不夠高等,仍是國際上腦控技術(shù)的一大障礙。為解決這一問題,謝松云教授團(tuán)隊(duì)率先提出了“腦機(jī)一體化”概念,有力推動(dòng)了腦控技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。
通俗講,“腦機(jī)一體化”就是通過腦機(jī)接口,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,把大腦作為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)組成部分,構(gòu)成一個(gè)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),用于對各種設(shè)備與系統(tǒng)的控制。
“它既不是完全依靠‘腦’,也不是完全依靠計(jì)算機(jī)進(jìn)行全程控制,這樣可以大幅度提高系統(tǒng)的智能化和適應(yīng)性。”比如,在未來無人駕駛汽車應(yīng)用中,汽車的運(yùn)行主要靠基于人工智能技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制,但是人工智能系統(tǒng)的“智能”則是依靠它所經(jīng)歷過的場景,這樣的場景是非常多的,常規(guī)的智能系統(tǒng)不可能經(jīng)歷所有場景,這就是當(dāng)前的無人駕駛汽車發(fā)生交通事故的原因所在。
加入了腦控,可以在可能發(fā)生事故的瞬間,及時(shí)發(fā)出各種警示和模式切換指令,避免交通事故,提高靈活性。
正是基于這樣的理念,謝松云將長期理論研究的成果應(yīng)用于實(shí)際的腦控技術(shù)。比如,在腦信號采集方式上。
腦信號的采集,可以分為腦植入電極的“侵入式”和無植入的“非侵入式”。“侵入式”就是將腦電檢測的電極植入大腦,這種方式采集的信號強(qiáng)、穩(wěn)定性強(qiáng)。但顯然,這種方式會對人體造成創(chuàng)傷,除非特殊情況,否則很少有人愿意接受這種方式。
另一種就是“非侵入式”,也就是目前多見的、在頭上佩戴一種腦電檢測裝置。相比之下,“非侵入”式裝置穩(wěn)定性不強(qiáng),要想獲得穩(wěn)定的特征信號,通常需要較多的采集電極,這樣的多導(dǎo)聯(lián)裝置由于穿戴不方便,限制了推廣應(yīng)用。
謝松云團(tuán)隊(duì)成功突破了這項(xiàng)難題,在少導(dǎo)聯(lián)精確性上作出多項(xiàng)創(chuàng)新,提高了信號傳輸?shù)木珳?zhǔn)度與實(shí)時(shí)性,在相關(guān)技術(shù)上達(dá)到國際先進(jìn)水平。
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責(zé)任編輯:電力交易小郭
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