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借条极速有限公司客服电话
2025-02-25 02:01:03
借条极速有限公司客服电话

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脑机接口(Brain-Computer Interface,简称 BCI)是一种(zhong)能够在(zai)大脑与外(wai)部(bu)设备之(zhi)间建立直接信(xin)息交流通道的技术。其核心(xin)原理是通过电极(侵入式或非侵入式)记录大脑活动(dong),利用(yong)信(xin)号处理算法(fa)将神(shen)经信(xin)号转化为可执行的指令。通过脑机接口,人(ren)类或动(dong)物不需(xu)要通过语(yu)言或动(dong)作,直接用(yong)大脑就可以控制机器设备。

传统脑机接口的自适应解(jie)码器缺乏大脑主动(dong)参与,且脑电信(xin)号采集的通道数急(ji)剧增长(chang),解(jie)码算法(fa)也变得更加复杂,为脑电高效实时处理带来(lai)巨大挑战(zhan)。

近日,由天津大学脑机海河(he)实验室和清(qing)华大学集成电路学院(yuan)合作发布的全球首个“双(shuang)环路”无创脑机接口系统,把脑与机的信(xin)息交互,进行了智能融合,实现了“1+1>2”的效果,其脑电信(xin)号解(jie)码速(su)度(du)提升216倍,能耗(hao)降低至(zhi)原本的1/1643,并可以实现对无人(ren)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(zai)线发表于国际权威期刊《自然(ran)·电子(zi)》。论文标题为《基于忆阻器自适应神(shen)经形态解(jie)码器的脑机接口》(A memristor-based adaptive neuromorphic decoder for brain-computer interfaces)。

2月19日,该论文的通讯作者之(zhi)一、天津大学许敏鹏教授向澎湃科技表示,“双(shuang)环路脑机协同演进框架”的提出,不仅带来(lai)了理论上的创新,更在(zai)系统性能方面实现了突破。许敏鹏解(jie)释说,在(zai)系统中引入了忆阻器,使解(jie)码速(su)度(du)提升很多,归一化解(jie)码速(su)度(du)提高百倍以上,能耗(hao)降低至(zhi)千分之(zhi)一以下;功耗(hao)降低很多,可以长(chang)时间进行脑机交互。“忆阻器的基本原理就是模拟大脑神(shen)经元的放电过程(cheng)。”在(zai)连续6小时的长(chang)时程(cheng)脑机交互实验中,“双(shuang)环路”脑机接口的准确率提升约20%,打(da)破了传统脑机接口实验时长(chang)一般(ban)控制在(zai)1个小时的限制。

对于“脑控”时长(chang)上的差异,许敏鹏表示,传统的脑接口研究,一般(ban)都是短时长(chang)研究。“因为我们的大脑是一个非线性系统,它(ta)的脑电波(bo)一直都在(zai)变化。这种(zhong)变化的脑电波(bo)会对我脑机的解(jie)码带来(lai)负面影响,让它(ta)的正确率下降,导(dao)致没有(you)办法(fa)做长(chang)时间的脑机交互。但我们是做了6个小时的脑机交互实验。我们通过‘双(shuang)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。”

许敏鹏表示,因为无人(ren)机操(cao)控应该是目前脑机接口控制任(ren)务中难度(du)最大的任(ren)务,所以这次(ci)他们选择(ze)了使用(yong)脑机接口对无人(ren)机进行操(cao)控来(lai)进行检测。

无人(ren)机的自由度(du)非常高,精度(du)也非常高,而且实时响应。“我们的脑机接口能实现4个自由度(du)的连续操(cao)控,而且能完成一些相对复杂的任(ren)务。其他的,基本上都只是两个自由度(du)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(ren)机飞行。

许敏鹏展望,未来(lai)5-10年内,脑机接口系统有(you)望在(zai)医疗领(ling)域推动(dong)视健(jian)康(kang)诊断、偏瘫康(kang)复、人(ren)工耳(er)蜗调试等应用(yong)落(luo)地,并在(zai)消费电子(zi)领(ling)域催(cui)生意念操(cao)控、脑健(jian)康(kang)监测等新场景(jing)。

针对无创设备长(chang)期佩戴的安全性争(zheng)议,许敏鹏教授则以“学习骑自行车”类比解(jie)释:“长(chang)期佩戴这类设备,确实会对大脑活动(dong)产生影响,但并非一定是不良影响。以学骑自行车为例,从最初的手忙脚乱到轻松驾(jia)驭,大脑的神(shen)经网络(luo)必然(ran)经历了重构(gou)。这就是学习带来(lai)的改变,是大脑习得新技能的过程(cheng),也是自身优化升级的过程(cheng)。”

天津大学许敏鹏教授(中)。

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