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“意念”打字成现实,国产“脑语者”芯片获突破

2019-12-24
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在天津大学的实验室里,实验员用“意念”进行“隔空打字”


在天津大学某实验室内,一块布满字符和符号的屏幕上,黑色方块频繁闪烁。一名男生佩戴着布满灵敏电极的黑色脑电极帽,紧盯屏幕,在无需双手操作的情况下,通过“意念”“隔空打字”,将字符输入指定区域。

实验室外,“隔空打字”的速度角逐,已在赛场上演。2019年8月,天津大学精密仪器与光电子工程学院神经工程与康复实验室研究生魏斯文,在2019世界机器人大会的“BCI脑控机器人大赛暨第三届中国脑机接口比赛”中,以最高每分钟691比特的脑控打字解码速度,夺得桂冠。


普通人用手在触屏手机上打字的速度,约为每分钟600比特。魏斯文在不用手、不用键盘的情况下,用“意念”每分钟解码输出69个汉字,已超过普通人用触屏手机打字的速度。


“意念”打字,利用的正是脑-机接口技术(brain-computer interface,BCI)。


脑-机接口技术被誉为人脑与外界沟通交流的“信息高速公路”,是在人脑和计算机或其他电子设备之间,建立不依赖于常规大脑信息输出通路的全新技术。


“我们大脑的想法,通常是通过神经外周组织或者肌肉组织表达出来”,天津大学医学工程与转化医学研究院副教授许敏鹏说,“脑-机接口技术则是绕过这样的正常通路,在大脑和计算机之间直接建立联系”。


目前,脑-机接口技术已广泛应用于医疗康复、军事、航天等领域。随着技术发展,脑-机交互将是未来人机通信交互的最高形态。


目前还存技术瓶颈

专家表示,脑-机接口技术将经历脑-机接口、脑-机交互和脑-机融合这三个发展阶段。“当前,脑-机接口技术正由第一阶段向第二阶段发展过渡”,这位专家介绍,目前还存在四点技术瓶颈:传感精度低、集成计算效率差、编解码能力弱、互适应手段缺。

面对这些问题,天津大学的专家介绍,要在基础原理与关键技术、系统集成与重大应用等方面实现突破。

具体而言,要促进脑-机传感、脑-机编解码、脑-机互适应等关键技术环节的理论创新与技术突破。

“要发展更稳定更便携的检测电极,更高精度的传感方式,还需要发展更深层次、更全方位、更高精度的读脑技术。”天津大学的专家介绍。

他补充说,需要加强对脑-机接口专用计算芯片的研发投入,实现高集成度、便携化、简易化的脑-机接口系统。

穿上安全“防护服”

未来脑-机接口技术,将从目前脑-机单向接口,进化为脑-机双向“交互”,最终实现脑-机完全智能“融合”。

在此基础上,将发展出更先进的人-机混合智能技术,并组建由人脑与人脑及与智能机器之间,交互连接构成的新型人机智能网络。

“这将彻底改变现有人类与智能机器之间的关系,为人类创造出前所未有的智能时代新生活。”天津大学的专家说。

然而在脑-机深度交互下,一些对于技术发展的担忧也在慢慢出现。

“侵入式”脑-机接口技术,是否会由于植入电极造成脑部伤害?

“脑控”期间,是否会因为信息导入或者输出错误,给脑部带来伤害?

对于“非侵入式”脑-机接口技术,脑电波收集信息的无序管理和泛滥使用,是否涉及对个人隐私的侵犯?

“使用脑-机接口技术应首先遵循知情同意原则”,专家建议,“这项技术的使用必须是对人是有利的,不允许对他人、社会造成伤害”。

另外,在使用过程中还要遵循自主性原则。

以脑-机技术应用于治疗为例,在任何治疗过程中均应尊重患者的自主性,由患者决定是否治疗、采取何种治疗措施以及何时终止治疗。

“应明确限定’读脑‘的内容、时间,且’读脑‘必须是以治疗为目的。”天津大学的专家告诉记者。

“控脑”是为恢复大脑的功能、刺激大脑的发育而采取的治疗措施,“只允许‘控脑’用于明确的临床用途,且治疗时间、内容、方法需有严格限制。”专家补充。

来源:新华社

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