兩位95後同學“腦洞大開”,合作以腦電波寫出科技“福”
2021年02月08日17:27

原標題:兩位95後同學“腦洞大開”,合作以腦電波寫出科技“福”

◎ 科技日報記者 陳曦

眼看除夕將至,今年你“掃”到敬業福了嗎?不妨來掃掃這個用腦電波“寫”出來的科技“福”碰碰運氣。

羅睿心和劉洋為大家送上“科技福”

揭秘“腦機”寫福背後的科技創新

實驗室里,兩位同學戴好“哪吒”佈滿電極的腦電採集帽,看著屏幕上的視圖書寫板,將注意力集中在構字筆畫上。在沒有任何預存字體和外界輔助,僅靠腦電控制的情況下,雙方通過“哪吒”實現齊“心”協力,讓機械臂一筆一畫“聽話地”寫出一個福字。

“之所以能讓機械臂如此聽話,主要是依託我們團隊最新研發的超大指令高速腦-機接口技術。”羅睿心指著屏幕上密密麻麻閃爍的“灰色方塊”說,每個灰色區域是一個視圖像素指令,對應特定的視覺刺激閃爍序列,當我們注視時,就會在大腦中產生相應的腦電波變化,“電極帽”可以捕獲頭皮腦電波並傳到後端,後端對腦電波進行分析和解碼為6D空間坐標,就可以通過機械手臂執行相應操作。具體到寫“福”字,要確定好每一個筆畫的起點和終點,然後就能寫出對應的筆畫。

腦腦協同作業模式共同寫福

為了提升作業效率,應對單人難以完成的複雜操控任務,此次寫“福”操作首次嚐試了腦腦協同工作。“腦腦協同並不是單純的1+1=2的問題,團隊在之前創造的國際最大指令集的腦控系統基礎上,創新設計了基於時-頻-相混合腦信息編碼的腦腦協同作業模式。”劉洋介紹,此次達到了216個指令集,再次大幅提升了腦控指令維度與輸出速度,使得“哪吒”智臂能夠完成更高階的腦控動作。

相比於2019年研發的第一代單人腦控智能機械臂系統,其操控效率和信息傳輸速率相比於單人作業提升了一倍以上,同時將腦控視圖空間解像度由之前的9×12像元提升至12×18像元以上,可以勝任更加精細複雜的任務。

兩位95後腦洞大開的合作之路

“上初中看電影《阿凡達》,主人公控制替身進行各種活動,當時就幻想這麼炫酷的事何時能在現實生活中實現。”96年出生的劉洋是看著科幻電影長大的一代,從小對各種高科技感興趣的他如願以償地成為了天津大學神經工程團隊中的一員。

此次腦電波寫“福”依託的就是這個團隊自主研發的腦-機接口系列最新成果“哪吒”多腦協控智臂機器人系統。

“哪吒”機器人系統破譯“執筆者”的腦電密碼後,可將腦控筆畫拓撲的視圖像素指令,映射轉化為智能機械臂的6D空間坐標,實現了腦機接口信息輸出方式由“拚”到“寫”的變革。

比劉洋小兩歲的羅睿心最大的心願是能救死扶傷,進入天津大學神經工程團隊也在一定程度幫助她接近自己的夢想。“‘哪吒’神來之‘筆’背後的高性能腦-機接口技術更為重要的應用領域是醫療康復。”羅睿心說,對於肢體行動受限的患者,“哪吒”將為他們提供肢體的“第三隻手”,助他們一“臂”之力。此外,在航空航天等領域也有廣闊應用前景。

兩個有夢想的年輕人,此次在團隊的幫助下,首次合作,齊“心”協力完成了“哪吒”多腦協控智臂系統的操作,實現多腦控一臂的漢字書寫。

戴好“哪吒”佈滿電極的腦電採集帽

“操控中比較困難的部分是特定的作業分配和刺激編碼策略。”羅睿心介紹,因為是兩個人協同完成同一任務,不能衝突還要提高效率,因此涉及任務的分配。通過多次試驗,最終決定以任務負荷作為刺激編碼策略的指征,這樣分工兩個人的工作量基本相當,速度也最快。

羅睿心還透露,為了體現中華文化,特意讓機器人用毛筆書寫福字,雖然“添了”麻煩,但是效果讓人滿意。

毛筆書寫更能體現中華文化傳統

“目前是橫平豎直寫出福字,未來只要能進一步增大指令集,視圖解像度就會更精細,這樣即使不會書法,也能靠‘腦筆’寫出行書、楷書,甚至簡單的圖畫了。”劉洋說。

來源:科技日報 圖片由受訪者提供

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