“手写脑机接口”前景看好:意念打字有望助力挣脱“沉寂”人生

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通讯员 衣晓峰 科技日报记者 李丽云

研究无边无际的“星河”,深刻探索“黑洞”的秘密;出书《时间简史》、《果壳中的宇宙》……史蒂芬·威廉·霍金,科学界神一般存在的物理天才,20世纪享有国际盛誉的伟人之一。

有谁能想象到,就是这样一位全身瘫痪、不能言语、泰半生困于轮椅中的肌肉萎缩性侧索硬化症(俗称“渐冻症”)病人,仅仅靠着独一能动的双眼和3根手指与外界联系,艰难地描绘他的伟大的物理学梦境;后来在气管切开术与渐冻症的双重夹击下,使用“拼写板”靠目光拼出字母来进行学术交流。其后借助单个按键的鼠标操纵电脑打字,打字后通过语音合成器读出文本。在许多科学家的辅佐下,霍金也曾实验过一段时间的“眼动追踪技术”和“脑电波识别术”,但都因不习惯以及疾病逐步恶化而放弃。如果在今天,在“手写脑机接口”技术的帮助下,相信霍金必然能靠着意念快速打字,顺畅地打开和宇宙对话的大门,再次书写他的人生传奇。

科幻大片中的场景成为现实

今年5月中旬,国际权威期刊《自然》的封面颁发了一项重磅研究成就:来自斯坦福大学、布朗大学和哈佛医学院的知名科学家联合开发了全新的脑机接口技术,能够辅佐瘫痪病人直接将脑海里的“想法”转换为电脑屏幕上的手写文字,由此使“打字”速度突飞猛进,每分钟高达90个字符,仅仅略低于研究工具同年龄层人群用手机的一般打字速度(每分钟115个字符)。这个成果听起来如此不行思议,貌似只会在科幻大片中才有的场景,今日终于初见眉目,有望让霍金一样瘫痪、失语的患者“恢复”快速精细的行动,从头找回联系外界的“路径”。

“手写脑机接口”前景看好:意念打字有望助力挣脱“沉寂”人生

以上科研成就的公布,再次将“脑机接口”这一热词纳入公众视线,拉高了广大群众尤其是非凡人群对“人机对话”的无限向往和热切等候。近日,哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院生物体传感技术课题组曹天傲博士在接受记者采访时,对脑机接口技术进行了全方位科普解读。

曹天傲博士自本科以来一直追踪和研究生物医学工程范围关键技术,如生物信号处置惩罚、主动康复机器人、脑电信号与肌电信号融合、传感器信号处置惩罚等,目前已颁发论文10篇。个中,SCI(科学文献索引)论文3篇,EI(工程索引)论文7篇;专利受理6项。科研偏向为脉搏波、脑电和肌电等人体生物电信号处置惩罚及应用,在无线体域网中血氧和心率传感节点研究、基于脑电信号的突发性疼痛识别,以及肌电信号控制假肢等研究项目中均有建树。

脑机接口连通“信息孤岛”

人的大脑,无时无刻不进行着各类百般的庞大神经活动,其蕴含的信息也多种多样,例如麻醉、睡眠、疼痛、专注度、疲劳度、肢体运动信息,等等。而当人类呈现外在反响时,其大脑活动已先一步发出指令。我们的大脑就是“司令部”,发出最原始的第一手信息。肢体则是部属各个“兵团”,卖力执行大脑的命令,完成对应的任务。

曹天傲解读说,正凡人在进行内心意图表达时,可通过语言文字、肢体行动和心情神态等多种“东西”来转达,周围的人很容易理解。但是瘫痪患者、失语病人以及其他各类百般表达有困难的群体,尽管他们的大脑思考速度与正凡人无异,但在信息时代,使用智能设备、与周围人交流时,却十分困难,很难通过外在表示传递他们的思想活动及意图,因此带来诸多的未便与误解,犹如被流放到了“信息孤岛”上。

曹天傲通俗地解释说,脑机接口技术,即通过直接探究大脑运转时内部的神经细胞簇的活动,从源头上获知“司令部”发出的最原始的第一手信息,例如控制肢体以什么速度、什么方位、多大力大举量、运动多长时间;再如大脑中绘制什么样的图画,编辑什么文本信息……其道理是差异的思想活动对应差异的神经细胞簇的活动;具体来讲,就是在差异的思想活动中,各个神经细胞有差异的放电模式,存在对应关系。只要能识别入迷经细胞的放电模式,就能判断出对应的思想活动轨迹,实现对被试者大脑活动的破译工作。

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