新型无创脑机接口新突破,效果接近脑部植入传感器

近日,据美国《科学·机器人学》杂志最新一期发表的论文,国外某高校科研团队日前开发出一种可与大脑无创连接的脑机接口,能让人用意念控制机器臂连续、快速运动。研究人员表示,这一效果接近于过去需要在脑部植入传感器的有创脑机接口。

        目前,脑机接口已经成为近年来的研究和应用热门,它是生物+计算机的跨界融合。用脑电控制机械,将机械作为人体的延伸,常能在科幻小说中见到这一概念。在一些高校实验室里,已经能体会到用想象力操控机械臂向左向右运动的神奇。

新型无创脑机接口新突破,效果接近脑部植入传感器

        传感器专家网7月1日报道,近日,据美国《科学·机器人学》杂志最新一期发表的论文,国外某高校科研团队日前开发出一种可与大脑无创连接的脑机接口,能让人用意念控制机器臂连续、快速运动。研究人员表示,这一效果接近于过去需要在脑部植入传感器的有创脑机接口。

新型无创脑机接口新突破,效果接近脑部植入传感器

参与者使用神经活动直接控制一个机械臂,如一名妇女控制着一个机器人手臂,想着移动她的手臂和手,把一瓶咖啡举到嘴里喝一下

  当人类思考时,大脑运动皮层中的神经元会产生微小的电流,不同的思考活动,激活的神经元也不同——这就是脑机接口技术所依靠的原理。因此,科学家通过传感器收集电流,再使用信号处理和机器学习技术等,就可以将使用者头脑中的意念,转化为机器臂的实际运动。

  此次,该研究团队提出一种基于连续追踪模式的训练框架,并通过“源成像技术”,提高对想象运动连续追踪的解码精度,实现了一种效果良好的无创脑机接口系统。

  当使用这一系统时,人们只需佩戴一顶可测量脑电波的帽子,并在脑海中想象自己移动手臂,而无需实际运作手臂,就可以让与系统相连的机器臂随意念而动,并让机器臂追逐屏幕上的光标。

  这种无创脑机接口的效果,已经接近过去一些需要在脑部植入传感器的有创脑机接口。下一步,研究团队计划继续发展这种无创脑机接口技术,以期在不久的将来可以实现对人体义肢更加准确和连续的控制,从而让那些因中风、受伤等原因而丧失运动能力的人得到帮助。

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  其实,脑机接口的研究一直都在进行着。之前,据外媒报道,美国国防部下属高级研究计划局(DARPA)正在向科学家提供资助,支持他们利用基因编辑、纳米技术和红外光束等技术以及工具,研制出更高效的、非侵入的脑—机接口设备。士兵可以佩戴这些设备,将他们的大脑信号转化为指令,让其可用思维控制武器。比如,用一闪念将无人机机群送入空中;或者将图像从一个大脑发送到另一个大脑等。

新型无创脑机接口新突破,效果接近脑部植入传感器

DARPA拟通过脑—机接口设备打造超级士兵

  另外,据报道,这一新技术可控制无人机、监控安全网络和通信。而且,设备可能采用头盔(读取用户大脑信号)的形式。这些方法和工具最终有望在军事和民用领域找到“用武之地”。

  因此,DARPA正试图在无创或微创脑—机接口(BCI)方面取得突破,开发技术,在不进行手术的情况下,为人脑和机器之间的快速无缝通信提供双向通道,避免这些手术方法,并开发出能通过接近用户头脑来读取大脑信号的硬件。这些非手术方法从使用超声波技术读取大脑中的电信号,到吞服“纳米传感器”帮助大脑与头盔式收发器通信的“微创”模式等,不一而足。

  研究人员表明,“如果研究成功,我们最终将拥有可穿戴的神经接口系统,可在几毫米的范围内与大脑通信,将神经技术从临床转移到国家安全等应用领域。DARPA正在为未来做准备,在这个未来中,无人系统、人工智能和网络操作会相互融合。”

  不过,总体来说,从目前来看,脑机接口信息传输效率还有待提高,移动式脑机接口平台还有待开发,它还无法真正走出实验室服务人类。等有一天技术成熟,对残障人士来说,就是真正的福音。

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