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民生银行E融E贷全国人工服务客服电话
2025-02-25 01:15:45
民生银行E融E贷全国人工服务客服电话

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脑机(ji)接口(Brain-Computer Interface,简称(cheng) BCI)是一种(zhong)能够在大脑与外部设备(bei)之间建立直接信息交流通道的技术(shu)。其核(he)心原理是通过电极(侵入式或非侵入式)记录大脑活动,利用信号(hao)处理算法将神经信号(hao)转(zhuan)化为可执行的指令。通过脑机(ji)接口,人类或动物不需要通过语(yu)言或动作,直接用大脑就可以控制(zhi)机(ji)器设备(bei)。

传统脑机(ji)接口的自适(shi)应解码器缺乏大脑主动参与,且脑电信号(hao)采集的通道数急剧(ju)增长,解码算法也变(bian)得(de)更加复(fu)杂,为脑电高效实时处理带来巨大挑(tiao)战。

近日,由天(tian)津大学脑机(ji)海河实验室和清华(hua)大学集成电路学院(yuan)合作发布的全球首(shou)个“双环路”无创脑机(ji)接口系统,把(ba)脑与机(ji)的信息交互,进行了智能融合,实现了“1+1>2”的效果,其脑电信号(hao)解码速度提(ti)升216倍(bei),能耗降(jiang)低至原本的1/1643,并可以实现对无人机(ji)的灵活“脑控”。

协同(tong)演进脑机(ji)接口框架

2月17日,相关成果的论文在线发表于国际权(quan)威期(qi)刊《自然·电子》。论文标题为《基(ji)于忆阻器自适(shi)应神经形态解码器的脑机(ji)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一、天(tian)津大学许敏鹏教授向澎(peng)湃科技表示,“双环路脑机(ji)协同(tong)演进框架”的提(ti)出,不仅带来了理论上的创新(xin),更在系统性(xing)能方面(mian)实现了突破。许敏鹏解释说,在系统中(zhong)引入了忆阻器,使解码速度提(ti)升很多,归一化解码速度提(ti)高百倍(bei)以上,能耗降(jiang)低至千分之一以下;功耗降(jiang)低很多,可以长时间进行脑机(ji)交互。“忆阻器的基(ji)本原理就是模拟大脑神经元的放电过程。”在连续6小(xiao)时的长时程脑机(ji)交互实验中(zhong),“双环路”脑机(ji)接口的准确率(lu)提(ti)升约20%,打(da)破了传统脑机(ji)接口实验时长一般控制(zhi)在1个小(xiao)时的限制(zhi)。

对于“脑控”时长上的差异,许敏鹏表示,传统的脑接口研(yan)究,一般都是短时长研(yan)究。“因为我们的大脑是一个非线性(xing)系统,它的脑电波一直都在变(bian)化。这种(zhong)变(bian)化的脑电波会对我脑机(ji)的解码带来负面(mian)影响,让它的正确率(lu)下降(jiang),导(dao)致没有办法做长时间的脑机(ji)交互。但我们是做了6个小(xiao)时的脑机(ji)交互实验。我们通过‘双环路’机(ji)制(zhi),让整个脑机(ji)接口的系统性(xing)能不随时间的推移而下降(jiang),反而提(ti)升了。”

许敏鹏表示,因为无人机(ji)操控应该是目前脑机(ji)接口控制(zhi)任务中(zhong)难(nan)度最大的任务,所以这次他们选择了使用脑机(ji)接口对无人机(ji)进行操控来进行检(jian)测。

无人机(ji)的自由度非常高,精度也非常高,而且实时响应。“我们的脑机(ji)接口能实现4个自由度的连续操控,而且能完成一些相对复(fu)杂的任务。其他的,基(ji)本上都只是两个自由度的操控。”

(a)脑-忆阻器交互式更新(xin)框架;(b)基(ji)于忆阻器脑电解码的实时脑控无人机(ji)飞行。

许敏鹏展望,未来5-10年内,脑机(ji)接口系统有望在医疗领域推动视健康诊断(duan)、偏瘫康复(fu)、人工耳蜗调试等应用落地,并在消费(fei)电子领域催(cui)生意念(nian)操控、脑健康监测等新(xin)场(chang)景。

针(zhen)对无创设备(bei)长期(qi)佩戴(dai)的安全性(xing)争(zheng)议(yi),许敏鹏教授则以“学习骑自行车”类比解释:“长期(qi)佩戴(dai)这类设备(bei),确实会对大脑活动产(chan)生影响,但并非一定是不良影响。以学骑自行车为例(li),从最初的手忙脚乱到轻松(song)驾驭,大脑的神经网络必然经历了重构(gou)。这就是学习带来的改变(bian),是大脑习得(de)新(xin)技能的过程,也是自身(shen)优化升级的过程。”

天(tian)津大学许敏鹏教授(中(zhong))。

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