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海南游来游去全国统一申请退款客服电话
2025-02-24 06:56:25
海南游来游去全国统一申请退款客服电话

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脑机接口(Brain-Computer Interface,简称 BCI)是一种能够在大脑与(yu)外部设备之间建立直接信息交流通道的技术。其核心原(yuan)理是通过电极(侵(qin)入式或非(fei)侵(qin)入式)记录(lu)大脑活动,利用信号处理算法将神经(jing)信号转化为可执行的指令(ling)。通过脑机接口,人类或动物(wu)不需要通过语言或动作(zuo),直接用大脑就可以控制机器设备。

传统脑机接口的自适应(ying)解(jie)码器缺乏大脑主动参与(yu),且脑电信号采集的通道数急剧增长,解(jie)码算法也变得更加复杂,为脑电高效实时处理带来巨大挑战。

近(jin)日,由天(tian)津大学脑机海(hai)河实验室和(he)清华大学集成电路学院合(he)作(zuo)发(fa)布的全球首个“双环路”无创(chuang)脑机接口系统,把脑与(yu)机的信息交互,进行了智(zhi)能融合(he),实现了“1+1>2”的效果,其脑电信号解(jie)码速度提升216倍,能耗降低至原(yuan)本(ben)的1/1643,并可以实现对无人机的灵活“脑控”。

协同演进脑机接口框架

2月17日,相关成果的论文在线(xian)发(fa)表于国际权威期刊《自然·电子(zi)》。论文标题为《基于忆阻器自适应(ying)神经(jing)形态解(jie)码器的脑机接口》(A memristor-based adaptive neuromorphic decoder for brain-computer interfaces)。

2月19日,该(gai)论文的通讯作(zuo)者之一、天(tian)津大学许敏(min)鹏教授向澎湃(pai)科技表示,“双环路脑机协同演进框架”的提出,不仅带来了理论上(shang)的创(chuang)新,更在系统性能方面(mian)实现了突破。许敏(min)鹏解(jie)释说,在系统中(zhong)引入了忆阻器,使解(jie)码速度提升很多(duo),归一化解(jie)码速度提高百倍以上(shang),能耗降低至千分之一以下;功耗降低很多(duo),可以长时间进行脑机交互。“忆阻器的基本(ben)原(yuan)理就是模(mo)拟大脑神经(jing)元(yuan)的放电过程。”在连续6小时的长时程脑机交互实验中(zhong),“双环路”脑机接口的准确率(lu)提升约20%,打破了传统脑机接口实验时长一般控制在1个小时的限制。

对于“脑控”时长上(shang)的差异,许敏(min)鹏表示,传统的脑接口研究(jiu),一般都是短时长研究(jiu)。“因为我们的大脑是一个非(fei)线(xian)性系统,它的脑电波一直都在变化。这种变化的脑电波会对我脑机的解(jie)码带来负面(mian)影(ying)响,让它的正确率(lu)下降,导致没有办法做长时间的脑机交互。但(dan)我们是做了6个小时的脑机交互实验。我们通过‘双环路’机制,让整个脑机接口的系统性能不随时间的推移而下降,反而提升了。”

许敏(min)鹏表示,因为无人机操(cao)控应(ying)该(gai)是目前脑机接口控制任务中(zhong)难度最大的任务,所以这次他们选择了使用脑机接口对无人机进行操(cao)控来进行检测。

无人机的自由度非(fei)常高,精(jing)度也非(fei)常高,而且实时响应(ying)。“我们的脑机接口能实现4个自由度的连续操(cao)控,而且能完成一些相对复杂的任务。其他的,基本(ben)上(shang)都只是两个自由度的操(cao)控。”

(a)脑-忆阻器交互式更新框架;(b)基于忆阻器脑电解(jie)码的实时脑控无人机飞行。

许敏(min)鹏展望(wang),未来5-10年(nian)内,脑机接口系统有望(wang)在医疗领域推动视健康(kang)诊断、偏瘫康(kang)复、人工耳蜗调试等应(ying)用落地,并在消费电子(zi)领域催生意念操(cao)控、脑健康(kang)监测等新场景。

针对无创(chuang)设备长期佩戴的安全性争议(yi),许敏(min)鹏教授则以“学习骑自行车”类比解(jie)释:“长期佩戴这类设备,确实会对大脑活动产生影(ying)响,但(dan)并非(fei)一定是不良影(ying)响。以学骑自行车为例,从最初的手(shou)忙脚乱到轻(qing)松(song)驾(jia)驭,大脑的神经(jing)网(wang)络必然经(jing)历了重构。这就是学习带来的改变,是大脑习得新技能的过程,也是自身优化升级(ji)的过程。”

天(tian)津大学许敏(min)鹏教授(中(zhong))。

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