央广网:天津大学两位95后同学用脑电波写出“福”字 这项技术还将为◣哪些领域添“福”?
央广网北京2月10日消息(总台央广记者李行健 夏震宇)新春纳福辞旧岁。年关将近,家家户户都贴上了喜庆的“福”字。您家的“福”字是自己用毛笔写的吗?最近,来自天津大学神经工程团队的两位95后同学,用脑电波写出了“福”字。
天津大学供图㊣
这两位同学告诉中国之声记者,这个“福”字,是通过团队自主研制的“哪吒”多脑协控智臂系统,用两人的脑电波共同操作智能机械臂成功书写的。这么充满◥科技含量的“福”字是怎么写成的?这项技术还可◣以给哪些应用领域添“福”添彩?
在天津大学神经工程团队的实验室里,两位95后同学刘洋、罗睿心戴好“哪吒”多脑协控智臂布满电极的脑电采集帽,面对屏幕≡上的视图书写板,将注意力集中在构字笔画上。在没有任何外界辅助,仅靠脑电控制的情况下,两人通过“哪吒”系统齐“心”协力,在3分钟的时间内,让机械臂一笔一画地写出一←个“福”字。
天津大学供图
天津大学神经工程团队研一学生刘洋介绍:“首先要盯着一个屏幕上的视图书写板,它就会采集到你的实时脑电信号,然后处理之后传给机械臂。先确定这个字的笔顺的起点和终点,然后连线,写出一笔№来,如果刚开始没训练,这个字可能不会显得很工整。”
据了解,相比于2019年研发的第一代单人脑控智能机械臂系统,这套系统首↓次采用“脑脑”协同作业方式,其操控效率和信息传输速率相比于单人作业提升了▲一倍以上,同时将脑控视图空间分辨率提升,可以胜任更加精细复杂的任务。天津大学神经工程团队研一学生罗睿心说,团队通』过多次试验,最终决定⌒以任务负荷作为刺激编码策略的指征,这样分工,两个人的工作量基本相当,速度也最快。为了最大程度优化效√率,两人共同书写一个福字,并非按照福字的左右结构分工。
天津大学供图
罗睿心介绍:“之前是单人书写的脑控机械臂,今年我们采用了双人合作的方式,两个人去协同完成同一任务,所以我们就需要考虑,两个人不能冲突,而且还要提高效率。最后确定的分工上,‘福’字可以按笔画拆≡解为很多部分,我们一个人主要是负责书写‘福’字的偏旁和右边的口字。另外一个人是负责书写‘福’字右上的横和下面的田字,这样分工,两个人的工作量基本上相当,也是效率最快的一种方式。”
罗睿心告诉记者,目前之所以写一个“福”字就需要三分钟,主要是因为机械臂在执行指令时需要时间,未来⊙的效率还可能继续优化。“至Ψ于三分钟,主要是机械臂书写的速度比较慢,但是我们现在已经能够实现对于脑电波的实时解码了,就是说,我们去识别脑电的速度非常快,但当我们将指令传输给机械臂的时候,机械臂书写需要时间,一共加起来是三分钟。”
天津大学供图
用“意念”写字,听起来就充满科幻色彩。在牛年即将到来之际,刘洋和罗睿心在团队的帮助下,写下了年味十∩足的“牛”字和“福”字。尽管目前机械臂写出的字,还无法达到书法等级,不过刘洋介绍,未来将很快能够看到机械臂写出楷书、行书。“可以继续修改、完善、优化,比如可以增加指令集,多设置几个连接点,比如行书、楷书都可以写出来。”
为了实现“多脑控一臂”的操控,团队设计了“哪吒”特定的作业分配和刺激编码策略。以书写为例,“哪吒”智能机械臂可以将多维脑控视图指令映射转化为统一的6D空间坐标。团队成员介绍,寻常写字相当于自己的大脑控制自己的手,而多脑协控智臂系统,则是多个人▲的大脑控制机械的手,难度可想而知。
天津脑科学中心主任助理、天津大学神经工程团队许敏鹏老师在接受媒体采访时表示,未来的脑机交互系统也许会彻底颠覆现有的人机交互方式。“人与↓人的交流不仅停留在语音或文字,还可能通过心灵进行沟通。”
刘洋介绍,“哪吒”系统高性能脑-机接口技术未来可能会广泛应用于医疗康复等领域。“除了可以写字,它还可以帮助比如残障人士,它的一个主要应用领域就是医疗康复,比如肢体行动受限的人群,可以说‘哪咤’系统为他们提供了第三只手,可以助他们一臂之力。”
近期,天津大学团队还开发了脑控无人机系统,首次实现了单人对无人机四自由度的连续控制。除此之外,多脑协控系统还可能被应用在航空航天等领域。罗睿心说:“多脑协同这种方式也是未来发展的一种趋势。举个比较典型的例子,比如宇航员在太空中其实行动是非常不方便的,有许多工作不方便去完成。假如我们这样的设备可以成为宇航员的第三只手,那么两个宇航员就可以用配合协同的方式去完成一些复杂的工作。”
据了解,天津大学将这些特别的“福”字作为学校官方微博的抽奖奖品,还会在除夕夜年夜饭活动中把“福”分给留在学校过年的同学。
央广网:http://china.cnr.cn/xwwgf/20210210/t20210210_525412753.shtml
(编辑 陈铮杰)
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