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【中國(guó)智能制造網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】腦機(jī)接口(brain-computer interface，BCI)，是在人或動(dòng)物腦與外部設(shè)備間建立直接連接通路，使得人可以直接通過(guò)腦來(lái)表達(dá)想法或操縱設(shè)備。目前該領(lǐng)域的相關(guān)研究日益成熟，曾經(jīng)只存在于科幻作品當(dāng)中的“腦控機(jī)器人”正在走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入尋常百姓家。
近日，在第十七屆裝備制造博覽會(huì)上，沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“新松機(jī)器人”)發(fā)布了新產(chǎn)品腦波控制機(jī)器人I型和II型，分別面向醫(yī)院與家庭用戶。據(jù)介紹，兩款機(jī)器人主要用于心理教育與治療領(lǐng)域，可用于訓(xùn)練正常兒童以及自閉癥、多動(dòng)癥、智力障礙等特殊兒童的專注能力和自我學(xué)習(xí)能力。使用者通過(guò)佩戴腦波儀檢測(cè)腦電波參數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)測(cè)評(píng)結(jié)果評(píng)估使用者大腦的信息加工能力、主義注意
從外型看，I型機(jī)器人與成年人身形相仿，而II型則高約1米，相對(duì)小巧，側(cè)重于兒童用戶。機(jī)器人裝備的腦波儀呈黑色環(huán)狀，內(nèi)有3個(gè)電極。據(jù)新松公司醫(yī)療健康機(jī)器人事業(yè)部負(fù)責(zé)人田學(xué)詠介紹，腦波儀可檢測(cè)包括α、β、γ波在內(nèi)的8種腦波參數(shù)，其中前三種參數(shù)是主要的參考標(biāo)準(zhǔn)。
田學(xué)詠表示，新松推出的腦控機(jī)器人的大特點(diǎn)即是能夠用思想控制運(yùn)動(dòng)。使用者只需集中注意力，想象機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人便會(huì)做出前后走動(dòng)與左右轉(zhuǎn)動(dòng)等簡(jiǎn)單的動(dòng)作。借助這一功能，自閉癥兒童能夠進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練，并借助娛樂(lè)活動(dòng)從自己的世界中走出來(lái)。他還表示，該款產(chǎn)品的大技術(shù)亮點(diǎn)是將腦部信息和機(jī)器人的控制直接聯(lián)系在一起。“腦控BCI借口采用數(shù)據(jù)分析，再跟機(jī)器人運(yùn)動(dòng)底層配合起來(lái)，防止信號(hào)的多樣化，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，將信號(hào)的真實(shí)性采集出來(lái)，因?yàn)槿四X的信號(hào)比較弱。”田學(xué)詠說(shuō)。
據(jù)資料顯示，新松機(jī)器人成立于2000年，是隸屬于中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所的一家上市企業(yè)。目前，新松公司在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)較大，同時(shí)也具備潔凈機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、特種機(jī)器人等其他產(chǎn)品線。今年上半年，新松公司營(yíng)收額達(dá)到12.3億元，同比增長(zhǎng)19.9%，其中工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)的營(yíng)收額達(dá)到3.7億元。
國(guó)外在腦機(jī)接口產(chǎn)品的商業(yè)化方面更為成熟。如，一家名為EMOTIV的公司有三款腦機(jī)接口頭戴設(shè)備在售，售價(jià)從299美元至2100美元不等。其中，價(jià)格適中的一款名為EPOC+的產(chǎn)品擁有14個(gè)腦波采集點(diǎn)，售價(jià)799美元，一位名為L(zhǎng)eelaKrishna的外國(guó)網(wǎng)友憑借該款設(shè)備搭配配套軟件，自行設(shè)計(jì)出由意念控制的機(jī)械手臂。
事實(shí)上，奪人眼球的腦控機(jī)器人只是腦機(jī)接口眾多研究方向中的一個(gè)。華南理工大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院副教授顧正暉對(duì)記者表示，目前國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一些從事腦機(jī)接口技術(shù)研究的企業(yè)，不過(guò)從技術(shù)水平和成果質(zhì)量來(lái)看，主要研究成果集中在各大高校。與國(guó)外相比，中國(guó)腦機(jī)接口研究從技術(shù)成熟度、設(shè)備復(fù)雜度、控制準(zhǔn)確性、控制速度等指標(biāo)來(lái)看都達(dá)到了先進(jìn)水平，而在應(yīng)用層面上，國(guó)內(nèi)外水平相近。國(guó)內(nèi)方面，有清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的高速字符拼寫(xiě)系統(tǒng)，天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)研制的航天在軌腦機(jī)交互系統(tǒng)，西安交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)研制的腦控外骨骼系統(tǒng)，以及華南理工團(tuán)隊(duì)研發(fā)的腦控智慧家居系統(tǒng)等等。
國(guó)外較具代表性的研究成果有:明尼蘇達(dá)大學(xué)研制的腦控?zé)o人機(jī)，辛辛那提大學(xué)研制的殘疾人運(yùn)動(dòng)康復(fù)系統(tǒng)，奧地利格拉茨理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)研制的腦控假肢控制系統(tǒng)等。上述成果大多采用佩戴式的腦電采集器，配以運(yùn)動(dòng)想象或視覺(jué)誘發(fā)來(lái)控制，在此之外，Neuralink等國(guó)外團(tuán)隊(duì)和企業(yè)希望通過(guò)向大腦內(nèi)部植入腦芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)腦控，相關(guān)研究正在進(jìn)行中。
顧正暉表示，腦機(jī)接口技術(shù)的現(xiàn)有挑戰(zhàn)主要包括采集電極與毛發(fā)接觸的舒適性、信號(hào)質(zhì)量的穩(wěn)定性以及可穿戴設(shè)備的功耗問(wèn)題。并且腦信號(hào)、其它生理信號(hào)、環(huán)境感知等多模態(tài)信號(hào)融合分析與腦活動(dòng)狀態(tài)快速準(zhǔn)確判讀依然存在挑戰(zhàn)，缺乏理論框架和有效模型，整體效率有待進(jìn)一步提高。“將腦電波轉(zhuǎn)化為機(jī)器行為則需要使用腦機(jī)接口系統(tǒng)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)電活動(dòng)和特征信號(hào)的收集、處理、識(shí)別、解碼及轉(zhuǎn)化等一系列步驟，終將生成的指令傳遞給指定的機(jī)器終端，其中每一步都存在理論和應(yīng)用方面的難題，需要科研人員鉆研解決。”顧正暉表示。
新松公司的腦控機(jī)器人產(chǎn)品主要用于自閉癥兒童的心理治療。顧正暉表示，心理學(xué)是早應(yīng)用腦電波的領(lǐng)域之一，在抑郁癥治療、情緒調(diào)節(jié)等研究領(lǐng)域有很多成果。澎湃新聞查詢醫(yī)學(xué)論文數(shù)據(jù)庫(kù)Pubmed發(fā)現(xiàn)，加拿大心理學(xué)家特倫斯·皮克頓在2000年3月刊的《心理生理學(xué)》(Psychophysiology)雜志上發(fā)表論文，就利用事件相關(guān)電位(event-related potential，ERP)開(kāi)展的認(rèn)知研究提出了腦電波采集的標(biāo)準(zhǔn)程序要求，被之后的研究者普遍采納。
目前，新松公司的腦控技術(shù)還處于可行性研究階段，離實(shí)際工業(yè)方面還有很遠(yuǎn)距離。田學(xué)詠表示，人的思想太過(guò)復(fù)雜，因此想通過(guò)腦波分析來(lái)讀取思維，需要的采集點(diǎn)很多，這導(dǎo)致腦機(jī)接口的設(shè)備也相當(dāng)復(fù)雜，“即使這么全面的情況下，將采集的信息進(jìn)行分析，和人的真實(shí)思想進(jìn)行對(duì)比、訓(xùn)練也仍然存在一些算法上的不完善。”
(原標(biāo)題：國(guó)產(chǎn)“腦控機(jī)器人”走向家用)
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