大學(xué)生用思維踢足球

 

清華研制成功“腦機(jī)接口”系統(tǒng)

只要戴上特殊的電極帽，經(jīng)過訓(xùn)練，就可以通過大腦控制外物

由于系統(tǒng)只是記錄信息，不刺激大腦，所以不會損傷大腦意識

一套用意念控制外物的機(jī)器，將來成批生產(chǎn)后可能只要3000元

 

 

曾經(jīng)，我們在電影、小說中看到“意念移物”的神話；曾經(jīng)，我們將“意識的作用”當(dāng)作是無稽之談……

如今，它在我國已變成了現(xiàn)實(shí)，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)工程研究所的專家們成功地研制出了“腦-機(jī)接口”系統(tǒng)(意思是大腦和外界之間建立起一種直接的交流通道)。昨天，他們就展示了用這個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)思維控制機(jī)器狗踢足球的過程。

據(jù)介紹，這套系統(tǒng)現(xiàn)在的原機(jī)價格大概在六七千元，成批生產(chǎn)后，可能只需兩三千元。?

意念支配外物·解密

用“思維”就可以踢足球

一塊約2米長的綠色地毯上，一只紅色的機(jī)器狗守著球門，另一側(cè)一只白色的機(jī)器狗越過阻擋它的紙杯，漸漸地接近球門。只見白色機(jī)器狗靈巧地躲過“守門員”紅色機(jī)器狗，將球“踢”進(jìn)了球門。

令人驚奇的是，機(jī)器狗踢足球的行為是由兩名戴著特殊電極帽的學(xué)生用“思維”控制的。這是 清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)工程研究所的專家們昨天用他們研制成功的“腦-機(jī)接口”系統(tǒng)做的一項(xiàng)有趣的演示。

這種神奇到底是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？難道僅僅是靠學(xué)生們頭上的電極帽就實(shí)現(xiàn)了嗎？?

大腦通過電極帽控制外物

據(jù)了解，學(xué)生們之所以能夠?qū)崿F(xiàn)用“思維”讓機(jī)器狗踢足球完全是因?yàn)橛辛四X-機(jī)接口，它由電極帽、腦電波放大器和一臺計(jì)算機(jī)信息處理器三部分組成。

據(jù)負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的洪波博士告訴記者，人在思維時大腦皮層會出現(xiàn)特定的電活動，在頭皮記錄到的這種電活動通常叫做腦電波。這些電波可以借助高性能的生物電信號采集系統(tǒng)以及專門設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)算法(比如電極帽)，把這些特征實(shí)時地提取出來，并進(jìn)行自動分類，從而實(shí)時判斷出當(dāng)前人所處的思維狀態(tài)。然后再通過計(jì)算機(jī)將判斷出來的思維狀態(tài)可以翻譯成預(yù)先設(shè)定的控制命令，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，從而實(shí)現(xiàn)人腦對計(jì)算機(jī)、等外部設(shè)備的直接控制。

通俗地說，你只要戴上特殊的電極帽，經(jīng)過較短時間的訓(xùn)練，就可以通過大腦想象自己的肢體活動來直接控制機(jī)器狗的運(yùn)動。

可實(shí)時解讀大腦皮層信號

據(jù)了解，解讀腦電波信號的最大挑戰(zhàn)在于腦電波十分微弱，通常在頭皮檢測到的電壓大約只相當(dāng)于普通干電池的十萬分之一，而且其中有用的信號常常淹沒在雜亂的背景噪聲中。

最近幾年來，清華大學(xué)的這個研究小組發(fā)展了一套國際領(lǐng)先的信號處理和模式分類方法。今年年初，他們采用這套方法成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)時解讀大腦運(yùn)動皮層信號的腦-機(jī)接口。這個新系統(tǒng)不再需要任何外界的視覺刺激，只需想象自己的肢體運(yùn)動，計(jì)算機(jī)就可以通過腦電波判斷出你在想的是什么運(yùn)動，并翻譯成相應(yīng)的控制命令，來控制家電的開關(guān)或者機(jī)器人的運(yùn)動。本文開頭提到的機(jī)器狗就是通過這樣的系統(tǒng)，由人的思維控制其在“綠茵場”上左攻右突，命中目標(biāo)的。

這一技術(shù)在國際上排第一

據(jù)了解，目前美國和德國也已有類似的系統(tǒng)，但洪波肯定地告訴記者，清華研制出的該系統(tǒng)在信息處理的準(zhǔn)確率上領(lǐng)先國際水平。據(jù)他透露，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)工程研究所的這個研究小組在處理和解讀神經(jīng)信號方面已經(jīng)進(jìn)行了近20年的研究。

研究所負(fù)責(zé)人高上凱教授告訴記者，1999年他們在國際上較早研制成功了解讀視覺腦區(qū)信號的“腦-機(jī)接口”系統(tǒng)，并創(chuàng)造了每分鐘60比特的最高通訊速度，即每分鐘可以用腦電波向計(jì)算機(jī)中輸入18個數(shù)字，也就是說可以在一分鐘內(nèi)用腦電波輕松撥出一個手機(jī)號碼。而國際上同類系統(tǒng)的速度一般在25比特左右。

意念支配外物·感受

一戴上電極帽就只有一個想法

清華大學(xué)醫(yī)學(xué)系生物醫(yī)學(xué)工程系副教授洪波頭戴電極帽向記者演示了他們的腦控電話撥號系統(tǒng)。

首先，他先目視電話撥號系統(tǒng)，然后開始用他的思維撥號，他的前方是一個特殊的電話鍵盤，0—9鍵，還有兩個字母“B”和“C”，12個鍵不同頻次地閃爍。“每個號碼都有編碼，看1和2或者任何一個數(shù)字感覺都不一樣。”一分鐘左右，被演示的手機(jī)撥通了。整個過程沒有借助任何人體接觸，都是靠大腦來完成的。

?據(jù)洪波副教授介紹，戴上電極帽就跟戴一頂普通的帽子沒什么兩樣，惟一不同的是，只要戴上此帽子，人就會不由自主地集中精神，“我當(dāng)時就只有一種想努力控制設(shè)備的愿望。”

當(dāng)然，此操作必須遠(yuǎn)離 冰箱和一些比較大的電器，因?yàn)橄到y(tǒng)信號會受到影響而變得工作慢和效果不好。?

意念支配外物·追訪

?電極帽不會損傷大腦

記者：若長時間戴電極帽是否會更改人腦腦電波的正常運(yùn)行？或改變?nèi)说乃季S？是否會對人產(chǎn)生輻射危害？

清華大學(xué)醫(yī)學(xué)系生物醫(yī)學(xué)工程系副教授洪波：不會，因?yàn)榇竽X本身就存在一些信息，該系統(tǒng)只是記錄這些信息，不會影響人的大腦正常工作，也不會改變?nèi)说乃季S。他告訴記者，由于該系統(tǒng)不向大腦施加任何電和磁，所以不會像手機(jī)那樣產(chǎn)生電磁場影響人體大腦的活動，更不會對人體有輻射作用。?

以后寫文章不用敲字

記者：這種科技以后是否會大量使用，是否將來人可以不用敲字，而直接使用思維把想要的文章反映在電腦上？

洪波：該技術(shù)目前還存在兩方面的不足，所以現(xiàn)在還不能廣泛使用而且使用面還比較狹窄。如果這兩個技術(shù)得到改進(jìn)，人們就完全可以不用敲字，直接使用思維把想要寫的文章反映在電腦上。而且經(jīng)過改造，這樣的系統(tǒng)也可以用來瀏覽網(wǎng)頁、操控家電等。

目前該系統(tǒng)的不足主要是：一，速度不快，跟直接敲字有相當(dāng)差距；二，由于需要一定的視覺刺激來增強(qiáng)腦電波，所以在輸入時會有閃爍的感覺，不如敲鍵盤自然、舒服。

殘疾人先用上新技術(shù)

記者：這套系統(tǒng)將最先應(yīng)用在什么方面或者人群？

洪波：這項(xiàng)研究最初的想法是幫助那些喪失了運(yùn)動能力但大腦功能正常的殘疾人，讓他們通過這樣的系統(tǒng)用自己的思維直接操控輪椅、假肢，甚至使用計(jì)算機(jī)。但目前這一研究已經(jīng)成為新興交叉學(xué)科——神經(jīng)工程的核心研究領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)不僅在殘疾人康復(fù)等方面，在軍事、人工智能、娛樂等方面的應(yīng)用也初見端倪。

當(dāng)然，人類離完全解讀思維的奧秘還有很長的路要走，也許這個過程將是無止境的，我們目前的工作也只是掀開了人類簡單思維活動的一角，并通過工程方法的創(chuàng)新找到了應(yīng)用。目前實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)和國內(nèi)一些醫(yī)學(xué)康復(fù)研究機(jī)構(gòu)開展合作，研究如何利用這種系統(tǒng)幫助殘疾人提高 生活質(zhì)量或者加速康復(fù)。

3000元就能買到產(chǎn)品

記者：估計(jì)運(yùn)用到生活中后，這樣的一套設(shè)備需要多少錢？這個儀器放置的距離和控制成果有潛在關(guān)系嗎？

洪波：目前腦-機(jī)接口系統(tǒng)由三部分組成：電極帽、腦電波放大器和一臺計(jì)算機(jī)做信息處理。將來該系統(tǒng)可以精簡到兩部分，腦電波放大器和信息處理器將合并在電話機(jī)那么大的盒子里，統(tǒng)稱為信息處理器。

現(xiàn)在，此產(chǎn)品的原型機(jī)的價格在6000—7000元人民幣，如果成為產(chǎn)品批量生產(chǎn)后，我們希望價格在2000—3000元人民幣之間。

另外，儀器放置的距離跟腦電波解讀沒有關(guān)系，只跟無線通訊方式有關(guān)，比如，紅外比較短，無線比較長一點(diǎn)。