8月20日至25日
2019世界機器人大會在北京舉行
在“BCI腦控機器人大賽
暨第三屆中國腦機接口比賽”中
華中科技大學獲得
技術賽“頂葉腦際組(P300)無訓練”
單項第一名?
據了解
這是他們第一次參加中國腦機接口大賽
腦機接口是什么?比賽比的是什么?腦機接口技術發展到哪個程度?在將來能夠運用到哪些領域?可以幫助到哪些人群?
昨日
長江日報記者在華中科技大學見到了參賽團隊對于以上的問題參賽隊員都一一做了解答 ?
什么是腦機接口?
用意念控制機器 打字可以比手快
在“BCI腦控機器人大賽暨第三屆中國腦機接口比賽”中,華中科技大學共派出4位同學參戰,分別是張瀟、何赫、郭陳鳳和彭睿旻,他們都來自人工智能與自動化學院腦機接口與機器學習實驗室,指導老師是伍冬睿教授。
從右至左分別為張瀟、何赫、郭陳鳳、彭睿旻
由于伍冬睿教授正在外地開會,4位參賽同學接受了我們的采訪。
作為團隊里的大師兄,何赫告訴長江日報記者,腦機接口是指從大腦直接提取信號,翻譯成控制命令來控制計算機或者機器人等外部設備。簡單來說,就是用意念控制機器。
“身體健全的人可以用手指打字,靠嘴來說話,而腦機接口技術則不依賴肌肉組織。比如像霍金那樣肢體控制能力出現問題的漸凍人,腦機接口技術可以直接從大腦提取信號,使他們能夠用大腦控制計算機。現在也已經有人通過自己的意念控制計算機光標來打字,速度比普通人用手還要快?!焙魏张e例說。
何赫介紹,在探索中,腦機接口已經出現了兩種形式,一是植入式(侵入式),二是感應式(非植入式或非侵入式,即無創腦機接口)。
一圖看懂
腦機接口
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比賽比什么?
“好比賽車,既比車的質量,也比選手的技術”
據了解,今年腦機接口大賽分為技能賽和技術賽,共有2000多人次參加技能賽初賽,40名選手進入決賽。同時還有400多個團隊參加技術賽初賽,16個團隊進入決賽。
那么,技能賽和技術賽分別比什么?他們之間有什么關聯?
何赫介紹,技能賽有運動想象、SSVEP、P300三種比賽范式,分別以不同方式測試選手使用腦機接口設備的能力。技術賽比的是團隊設計的腦機接口相關算法的性能。
對于這三種比賽范式,何赫也做了解釋。
運動想象是指在沒有任何肢體運動的情況下,憑借大腦想象支配其肢體進行正常運動的思維過程。
SSVEP和P300在比賽中比的雖然都是指用意念打字,但是采取的腦電模式不同?!癝SVEP是接收視覺刺激的頻率特征,不同頻率的閃爍字符會引起腦電的不同反應,然后我們就可以根據腦電判斷用戶現在是在看哪個字符(想輸入的字符)。P300是與人的認知功能相關,當一個與其他圖片不同的圖片出現時,人的腦電會有特定的反應?!焙魏战忉?。
郭陳鳳進一步解釋,“如果把腦機接口比賽比作賽車的話,技能賽比的是人,技術賽比的是車,挑戰賽車一定要讓最好的賽車手開最好的賽車,兩者缺一不可?!?/p>
“舉個例子,當頭戴腦電帽,雙眼緊盯電腦屏幕的技能選手,通過眼睛‘讀’某個字符的時候,技術賽的團隊要通過自己的算法準確地判斷出技能選手看的字符是什么。技能選手比的是注意力和腦電波信號,技術賽的團隊是比算法的精準度?!惫慀P舉例說。
“再比如說在運動想象比賽中,技能選手頭戴腦電帽,僅在大腦中想象是用左手還是右手,而技術團隊是借助腦機接口識別選手意圖,讓電腦屏幕上虛擬的左手或右手會做出運動。它比的是選手用意識來操控虛擬左右手運動的能力。”
據郭陳鳳介紹,他們此次拿到第一名的就是技術賽中P300無訓練組。這個比賽的任務是通過采集人的腦電波信號,使人可以通過大腦控制電腦輸出文字。
未來應用場景如何?
正從科幻走向現實
電影《阿凡達》中有這樣一個情節,在潘多拉星球上,下身癱瘓的男主角通過頭上戴著的設備,用意念操控混血生物阿凡達。
電影《阿麗塔》中,女主角只有大腦能夠正常運轉,但當醫生為她安裝了機械肢體后,她奇跡般復活了,而且能夠用意念控制自己的身體,完成一個身體健全的人能實現的所有動作。
電影《阿麗塔》劇照
以上影視劇中所呈現的其實就是腦機接口技術。盡管離影片中描述的發展程度還相差甚遠,但在現實生活中,腦機接口技術的應用已經嶄露頭角。
在2014年巴西世界杯的開球儀式上,一位殘疾少年戴上意念控制頭盔,身著“機械戰甲”,靠著腦電波控制自己的“腳”,為巴西世界杯踢出“第一腳”。
今年的《挑戰不可能》的舞臺上,清華大學腦機接口研究組將“腦電波打字”技術應用在漸凍人王甲身上,幫助他完成打字挑戰。全身已經幾乎沒有一塊肌肉能動的王甲在戴上儀器之后,慢慢的開始在屏幕上打出了字。
據媒體報道,現在腦機接口技術已經可以實現對外骨骼、鍵盤或可穿戴機器等外部設備的控制,也能夠實現腦電波打字等功能。
“不久的將來,腦機接口技術可能主要用于醫學領域,比如幫助殘障人士更方便地操控智能設備。當然,在更遠的將來,大家用意念控制電腦或開汽車也不是沒有可能?!标犻L張瀟告訴長江日報記者。
據了解,腦機接口的發展可以大致分成三個階段,目前還在初級階段,指接口;第二個階段,是交互階段;第三個階段,即腦機智能。最終,腦機接口將增強人類的能力,例如,人類可能會擁有超感知能力,有更好的視覺和聽覺。
為什么選擇研究人工智能?
多數學生是興趣所致
據了解,華中科技大學人工智能與自動化學院于今年年初成立。新成立的人工智能與自動化學院由該校原自動化學院為主體建立,將結合圖像信息處理、智能制造、群集智能、大數據等領域的學科特色,開展從基礎研究到應用研究的全鏈條創新,培養復合型人才。
郭陳鳳告訴長江日報記者,目前,腦機接口與機器學習實驗室共有20多名學生,“能聚到一起是因為大家都對人工智能有很大的興趣,還有不少學生是跨專業考過來的?!?/p>
隊長張瀟目前讀研一,本科就讀于華中科技大學光電信息科學與工程專業。他告訴長江日報記者,自己之所以跨專業來到這里,完全是自己興趣所在。
在導師伍冬睿教授的指導下,張瀟首次將對抗樣本引入腦機接口,并發表了該領域的第一篇學術論文。“我發現目前使用的腦電中的機器學習算法是存在安全隱患的,比如說人在控制輪椅時,很可能會遭到黑客惡意攻擊,為了防止黑客的惡意操控,我們需要做出一定的防御措施?!睆垶t說。
據悉,目前國內各高校開設的人工智能學院已基本覆蓋了本科、碩士和博士等培養層次,通過多種手段,培養人工智能人才。
2018年4月教育部印發的《高等學院人工智能創新行動計劃》要求,到2030年,高校要成為建設世界主要人工智能創新中心的核心力量和引領新一代人工智能發展的人才高地,為我國躋身創新型國家前列提供科技支撐和人才保障。
為華科點贊?
?。ㄓ浾撸豪钣瘳?視頻制作:王海 校對寇鵬 制圖:王語哲)
【編輯:符櫻】
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