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中國非侵入式腦機接口技術(shù)，怎樣實(shí)現的“意念打字”？
2023-07-28
2023年5月，有個(gè)新聞可能很多朋友都關(guān)注到了，我們國家天津大學(xué)的科研人員研發(fā)出了一種高性能的腦機接口，叫“超大指令集高速率”非侵入式腦機接口系統，這也創(chuàng )造了目前非侵入式腦機接口最大指令集的世界紀錄。
看了前面這個(gè)新聞，有的朋友就說(shuō)，什么“超大指令集”、又是什么“非侵入”的，有什么用??？其實(shí)說(shuō)到腦機接口，很多朋友都知道，就是在人腦和外部設備之間建立直接的或間接的連接通路，讓大腦和機器進(jìn)行對話(huà)，說(shuō)白了，就是把你大腦想什么分析出來(lái)，變成指令直接傳遞給機器了。當然，還有另一種輸入式的腦機接口，是把外部的信息輸入進(jìn)大腦。
不管是輸入的還是輸出的，從形式上都分為侵入式的和非侵入式的。侵入式的好理解，簡(jiǎn)單說(shuō)就是先在大腦里面植入一個(gè)電極，咱們看很多科幻電影里面也有類(lèi)似的，植入電極之后，這些電極能采集大腦的神經(jīng)電信號，然后通過(guò)分析這些信號就大概知道你在想什么了，然后再把你想的這些進(jìn)行編碼、傳輸，變成指令傳給機器。
另一種是非侵入式的，是不用植入進(jìn)去，在腦袋外面采集信號，比如采集頭皮腦電，然后對這些進(jìn)行分析，分析出來(lái)你想的是什么。咱們網(wǎng)上也有賣(mài)的那種腦電控制的玩具小車(chē)，就是用思想去控制它前進(jìn)還是后退。不過(guò)你可能會(huì )發(fā)現并不是你一想前進(jìn)車(chē)就前進(jìn)、你一想后退車(chē)就后退，可能是你想某個(gè)特定的東西車(chē)就前進(jìn)，比如你一想“茄子”車(chē)就前進(jìn)，一想土豆車(chē)就后退。那想個(gè)地三鮮是不是原地打轉??？這個(gè)得試試才知道。
當然，這是玩具，比較粗糙。不過(guò)道理是這個(gè)道理，從腦袋外面采集你的大腦活動(dòng)的信息。但是這種非侵入式的腦機接口有它相對不足的地方，就是想要信息量比較大、信息比較精確，會(huì )比較難，信息的傳遞受到一定的束縛。畢竟跟侵入式的相比，人家是直接從大腦里采集神經(jīng)的電信號，這個(gè)比較直接，非侵入式在外面，不那么直接，離著(zhù)也有點(diǎn)遠。所以人們也在不斷想辦法對腦電信號進(jìn)行更準確的識別，提高單位時(shí)間能夠提取和傳遞的信息量，因為單位時(shí)間信息量要是太少，我就很難隨時(shí)分析出你在想什么，你想個(gè)土豆我以為你要前進(jìn)呢。
這次天津大學(xué)這個(gè)科研成果，就是用超大指令集，傳輸更復雜精細的指令，單位時(shí)間傳遞的信息更多，當然這個(gè)背后也是對腦電信號的精確識別和區分，說(shuō)白了，讓非侵入式的腦機接口更好用。
圖片來(lái)自圖蟲(chóng)網(wǎng)
這個(gè)其實(shí)特別有意義，因為我們說(shuō)侵入式的要放在腦子里，畢竟有一定的風(fēng)險，除非是迫不得已，你說(shuō)我為了玩個(gè)遙控車(chē)，在腦子里植入一個(gè)電極？沒(méi)人這么玩的。但非侵入式的就不一樣了，我就戴上個(gè)東西就行，用可穿戴設備。這就大大擴展了腦機接口的應用范圍了。就像我們說(shuō)虛擬現實(shí)技術(shù)VR，讓我們感覺(jué)玩游戲體驗很好，很真實(shí)，身臨其境。但是之所以大家愿意玩愿意用，是因為只需要戴個(gè)頭盔眼鏡，你要是玩VR游戲得把腦袋鑿個(gè)洞，那你體驗再好、再身臨其境也沒(méi)啥人玩。所以非侵入式的腦機接口，是更容易貼近我們生活的。
那他們這個(gè)團隊還用這個(gè)技術(shù)展示了一下“意念打字”。所謂“意念打字”其實(shí)也是一直有很多人進(jìn)行研究，就是你不用手打，用腦袋想，字就打出來(lái)了。有的是想象打字的過(guò)程，有的是用閃爍的虛擬鍵盤(pán)，比如像馬斯克搞的newlink就是，但他那個(gè)是侵入式的。還有的意念打字是通過(guò)想象寫(xiě)字的過(guò)程來(lái)識別你想的是什么字母，2021年的時(shí)候就有人在Nature上發(fā)了文章，通過(guò)在腦子里想象寫(xiě)字母的過(guò)程，識別出來(lái)之后顯示，準確率說(shuō)是能有99%，這個(gè)就能讓一些癱瘓的患者通過(guò)想就能寫(xiě)東西，而且輸入速度也還很快。但他這個(gè)也是侵入式的，需要植入電極。那如果非侵入式的意念打字就很厲害了，我們現在很多人都用語(yǔ)音輸入，將來(lái)可能就用思想輸入，一想就輸進(jìn)去了。但是要實(shí)現這些，其實(shí)還是有很多技術(shù)要突破。
其實(shí)現在天津大學(xué)這個(gè)團隊已經(jīng)構建了從芯片、電極、算法到系統的國產(chǎn)全鏈條非植入式腦機信息交互技術(shù)體系，腦電識別精度、控制指令數量和信息傳輸率三項核心指標達到國際最高水平。那中國科學(xué)家創(chuàng )造的這一紀錄，也說(shuō)明了我們現在的科研實(shí)力越來(lái)越強了。相信在未來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展。非侵入式的腦機接口會(huì )逐漸進(jìn)入我們的生活，中國的科學(xué)家在這里面也會(huì )做出更多的貢獻。
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