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【中國智能制造網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】腦機接口(brain-computer interface，BCI)，是在人或動物腦與外部設(shè)備間建立直接連接通路，使得人可以直接通過腦來表達想法或操縱設(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中的“腦控機器人”正在走出實驗室，進入尋常百姓家。
近日，在第十七屆裝備制造博覽會上，沈陽新松機器人自動化股份有限公司(以下簡稱“新松機器人”)發(fā)布了新產(chǎn)品腦波控制機器人I型和II型，分別面向醫(yī)院與家庭用戶。據(jù)介紹，兩款機器人主要用于心理教育與治療領(lǐng)域，可用于訓練正常兒童以及自閉癥、多動癥、智力障礙等特殊兒童的專注能力和自我學習能力。使用者通過佩戴腦波儀檢測腦電波參數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)測評結(jié)果評估使用者大腦的信息加工能力、主義注意
從外型看，I型機器人與成年人身形相仿，而II型則高約1米，相對小巧，側(cè)重于兒童用戶。機器人裝備的腦波儀呈黑色環(huán)狀，內(nèi)有3個電極。據(jù)新松公司醫(yī)療健康機器人事業(yè)部負責人田學詠介紹，腦波儀可檢測包括α、β、γ波在內(nèi)的8種腦波參數(shù)，其中前三種參數(shù)是主要的參考標準。
田學詠表示，新松推出的腦控機器人的大特點即是能夠用思想控制運動。使用者只需集中注意力，想象機器人在運動，機器人便會做出前后走動與左右轉(zhuǎn)動等簡單的動作。借助這一功能，自閉癥兒童能夠進行認知訓練，并借助娛樂活動從自己的世界中走出來。他還表示，該款產(chǎn)品的大技術(shù)亮點是將腦部信息和機器人的控制直接聯(lián)系在一起。“腦控BCI借口采用數(shù)據(jù)分析，再跟機器人運動底層配合起來，防止信號的多樣化，對信號進行濾波，將信號的真實性采集出來，因為人腦的信號比較弱。”田學詠說。
據(jù)資料顯示，新松機器人成立于2000年，是隸屬于中國科學院沈陽自動化研究所的一家上市企業(yè)。目前，新松公司在工業(yè)機器人領(lǐng)域優(yōu)勢較大，同時也具備潔凈機器人、移動機器人、特種機器人等其他產(chǎn)品線。今年上半年，新松公司營收額達到12.3億元，同比增長19.9%，其中工業(yè)機器人業(yè)務(wù)的營收額達到3.7億元。
國外在腦機接口產(chǎn)品的商業(yè)化方面更為成熟。如，一家名為EMOTIV的公司有三款腦機接口頭戴設(shè)備在售，售價從299美元至2100美元不等。其中，價格適中的一款名為EPOC+的產(chǎn)品擁有14個腦波采集點，售價799美元，一位名為LeelaKrishna的外國網(wǎng)友憑借該款設(shè)備搭配配套軟件，自行設(shè)計出由意念控制的機械手臂。
事實上，奪人眼球的腦控機器人只是腦機接口眾多研究方向中的一個。華南理工大學自動化科學與工程學院副教授顧正暉對記者表示，目前國內(nèi)出現(xiàn)了一些從事腦機接口技術(shù)研究的企業(yè)，不過從技術(shù)水平和成果質(zhì)量來看，主要研究成果集中在各大高校。與國外相比，中國腦機接口研究從技術(shù)成熟度、設(shè)備復(fù)雜度、控制準確性、控制速度等指標來看都達到了先進水平，而在應(yīng)用層面上，國內(nèi)外水平相近。國內(nèi)方面，有清華大學團隊研發(fā)的高速字符拼寫系統(tǒng)，天津大學團隊研制的航天在軌腦機交互系統(tǒng)，西安交通大學團隊研制的腦控外骨骼系統(tǒng)，以及華南理工團隊研發(fā)的腦控智慧家居系統(tǒng)等等。
國外較具代表性的研究成果有:明尼蘇達大學研制的腦控無人機，辛辛那提大學研制的殘疾人運動康復(fù)系統(tǒng)，奧地利格拉茨理工大學團隊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，配以運動想象或視覺誘發(fā)來控制，在此之外，Neuralink等國外團隊和企業(yè)希望通過向大腦內(nèi)部植入腦芯片來實現(xiàn)腦控，相關(guān)研究正在進行中。
顧正暉表示，腦機接口技術(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、信號質(zhì)量的穩(wěn)定性以及可穿戴設(shè)備的功耗問題。并且腦信號、其它生理信號、環(huán)境感知等多模態(tài)信號融合分析與腦活動狀態(tài)快速準確判讀依然存在挑戰(zhàn)，缺乏理論框架和有效模型，整體效率有待進一步提高。“將腦電波轉(zhuǎn)化為機器行為則需要使用腦機接口系統(tǒng)對神經(jīng)系統(tǒng)電活動和特征信號的收集、處理、識別、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)學論文數(shù)據(jù)庫Pubmed發(fā)現(xiàn)，加拿大心理學家特倫斯·皮克頓在2000年3月刊的《心理生理學》(Psychophysiology)雜志上發(fā)表論文，就利用事件相關(guān)電位(event-related potential，ERP)開展的認知研究提出了腦電波采集的標準程序要求，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，離實際工業(yè)方面還有很遠距離。田學詠表示，人的思想太過復(fù)雜，因此想通過腦波分析來讀取思維，需要的采集點很多，這導(dǎo)致腦機接口的設(shè)備也相當復(fù)雜，“即使這么全面的情況下，將采集的信息進行分析，和人的真實思想進行對比、訓練也仍然存在一些算法上的不完善。”
(原標題：國產(chǎn)“腦控機器人”走向家用)
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