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          “意念寫字”效率提升 靠“腦補”過日子還有多遠

          ??诰W http://www.shanxijiu.cn 時間:2021-06-24 08:15

          進行“意念寫字”時會在屏幕上呈現一個虛擬的鍵盤,鍵盤中的每個字符都以不同頻率進行編碼。當想拼寫某個字符的時候,只需看著這個字符,不同頻率的字符就會帶來不同的視覺刺激,從而誘發出特定模式的腦電波。

          近日,美國斯坦福大學研究人員首次破譯了與手寫書信相關的大腦活動,并結合人工智能算法,實現“意念寫字”。這使得癱瘓者只需“腦補”手寫文字,他所想的文本就會實時顯示在屏幕上。

          雖然通過腦機接口(BCI)技術實現意念操控已不是什么新鮮事,但此次讓癱瘓者想象自己書寫,從而將意念轉化為真實的文本,并達到90字符/分鐘的速度和99%的準確度也是非常令人驚喜的。這也讓人們看到了未來利用BCI技術實現高效意念操控和交流的希望。

          BCI技術寫字的核心在編碼解碼

          “腦機接口,顧名思義,就是大腦與計算機之間的一個接口,通過這個接口,大腦能夠實現與計算機信息的直接交流。反之,計算機也能夠通過這個接口把信息直接加載到腦子里?!碧旖蚰X科學中心主任助理、天津大學醫學工程與轉化醫學研究院許敏鵬副教授介紹,在現階段,腦機接口研究主要集中在解讀大腦意圖方面,根據傳感方式的不同,可分為非侵入式BCI和侵入式BCI。

          前述美國斯坦福大學“意念寫字”的研究,是利用了侵入式BCI技術。研究者將兩個微小的傳感器植入癱瘓者大腦控制手和手臂的區域,每個傳感器都含有96個電極,當癱瘓者想象寫字時,團隊利用傳感器從單個神經元中拾取信號,再通過機器學習算法識別出他的大腦隨每個字母產生的模式。

          “侵入式BCI需要通過外科手術,將信號檢測電極植入大腦皮層?!痹S敏鵬表示,侵入式BCI可直接提取神經信號,具有較高的信噪比;但存在長期生物相容性等瓶頸問題,且電極周圍微環境的變化容易對信號質量帶來影響,不利于長時間采集。

          非侵入式BCI則是將電極放置在頭皮部位得到頭皮腦電信號,具有安全無創、優良的全腦同步記錄等優勢,因此目前在教育、醫療、航天等眾多領域顯示了更加廣泛的應用前景。

          “用非侵入式BCI也能實現‘意念寫字’?!痹S敏鵬介紹,2021年春節,天津大學神經工程團隊研發的“哪吒”腦控智臂機器人系統,利用戴在兩位協作者頭上的“電極帽”捕獲他們的頭皮腦電波,經過解碼融合各方的合作意圖指令,控制機械臂寫出了一個“?!弊?。

          “無論是侵入式還是非侵入式的BCI‘意念寫字’,背后都是一套復雜的編碼與解碼過程?!痹S敏鵬解釋,進行“意念寫字”時,無論英文還是中文都會在屏幕上呈現一個虛擬的鍵盤,鍵盤中的每個字符都以不同頻率進行編碼。當想拼寫某個字符的時候,只需看著這個字符,不同頻率的字符就會帶來不同的視覺刺激,從而誘發出特定模式的腦電波。腦機接口設備捕捉到腦電波信號,然后通過算法解碼腦電波模式,就能確定看的是哪個字符。

          斯坦福大學此次研究通過“腦補”手寫筆跡,大幅度提高了“意念”書寫的速度,主要是因為科研人員在對腦電信號的解碼方面取得了突破。研究人員首次破譯了與手寫字母相關的大腦活動,通過每個字母引發腦電波的高度不同的活動模式,使算法相對容易地將不同字母區分開。

          [來源:科技日報] [作者:陳曦] [編輯:余冰月]
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