在日常日子中，咱们经过动作、言语彼此沟通。那么有没有一种或许，咱们沟通的办法不再仅限于这些言语动作，而是经过脑电波就能够进行交互？
当然或许！
这种技能便是脑机接口技能。望文生义，脑机接口技能是一种在大脑和计算机之间树立直接联络的技能，而不需要外周神经肌肉组织参加。这项技能能够实时记载大脑的活动状况，将其间带着的信息“解读”出来，变成计算机和其他设备也能了解的指令，然后完结操作，达到方针，完成“心想事成”。
闻名物理学家霍金生前是一位“渐冻症”患者，数十年来他只能靠手指和眼角肌肉的弱小动作来表达志愿。现在，跟着脑机接口技能的翻开，计算机对大脑的解读日益敏捷和精准，相似霍金这样的“渐冻症”患者将大幅提高日子质量。一起关于普通人，未来“意念控制”完成“心想事成”，也将使咱们的作业日子发作巨大变化。清华大学医学院神经工程试验室教授高上凯和高小榕带领团队现已做了20年的脑机接口研讨。记者日前看望该试验室，揭秘脑机互联怎么“心想事成”。
戴上帽子即可解读“意念”
日前记者来到清华大学医学院。在神经工程试验室，高小榕教授正在辅导学生翻开科研。只见一名学生戴上了一顶独特的帽子，上面鳞次栉比地散布着各种传感器。他目不斜视地看着眼前的电脑屏幕，上面一张张字母卡片在不断闪耀……
清华大学医学院神经工程试验室，研讨人员正在翻开脑机互动的研讨试验。
高小榕介绍，咱们的大脑时时刻刻都在活动。在这个过程中，随同大脑神经活动的脑电波信号在不断发生。怎么获取这些脑电信号，与计算机体系相连接，读取信息，现在首要有两种办法。一种是侵入式脑机接口，即经过开颅手术直接在大脑皮层植入电极来记载脑活动。侵入式脑机接口由于能够直接监测到大脑皮层的活动，因而收集到的数据质量较好，能够完成比较复杂的信息读取。但由于安全性和手术伤口等问题，现在还处于试验室探究阶段。
另一种便是现场学生们正在翻开的非侵入式脑机接口。它只需要像戴帽子相同佩戴上脑电收集帽就能够完成。“这种办法的缺陷也清楚明了。究竟咱们读取的脑电是透过厚厚的颅骨传递出来的，信号质量要差一些，因而精确解读这些脑电信号的算法就变得尤为重要。”高小榕说，非侵入式脑机接口也是国内学者遍及翻开的研讨方向。
1999年高小榕就开端做脑机接口的研讨，到本年现已整整20年了。他带领团队首要提出了稳态视觉诱发电位脑机接口，大大提高“意念控制”的精确率，成为无创脑-机接口三种首要范式之一。
怎么了解这种大脑与计算机互通的原理呢？高小榕说，大脑神经电信号存在跟从效应，假如以必定规则对人施加外部影响，例如让人看一个每秒闪耀15次的小方块，就会发现从头皮上记载到的脑信号也具有对应的规则，每秒崎岖15次，所以，假如给人呈现以不同规则闪耀的小方块，并给它们预先规划好不同的意义，那经过剖析脑信号的规则，不就能够知道人在看哪个方块，想要输入哪种指令了么。
“意念打字”速度挨近常人
今日夏天在北京举办的国际机器人大会上，有一场特别的“比赛”备受重视。选手们带上特别的“头盔”，紧盯电脑屏幕，一言不发。“头盔”上交织着线缆，屏幕上呈现一幅幅字母图画。只见，一个个字母在屏幕的文本框内连续呈现。这是本次国际机器人大会脑控打字记载挑战赛上的一幕。
今日夏天在北京举办的国际机器人大会上举办脑控打字技能挑战赛。选手们经过脑机交互，用“意念打字”翻开比拼。
选手们正是选用了非侵入办法完成脑机互联，用大脑控制电脑，用“意念打字”翻开比拼。终究来自天津大学的魏文雅，在澳门大学与香港大学联合团队开发的算法支持下，以每分钟691.55比特的抱负信息传输率取得冠军，这也发明了一项国际纪录。作为大赛的专家组副组长，高小榕告知记者，魏文雅其时的效果相当于在100%精确率下以0.413秒输出一个英文字母。这个速度现已高度挨近咱们日常运用手机进行文本输入，“现已非常了不得！”他说。
利用脑机接口进行信息交互，在恢复范畴也大有可为。本年，高小榕团队的研讨效果让一位“渐冻症”从头“开口”与家人沟通的故事，登上了荧屏。平面规划师王甲是一名“渐冻症”患者，曩昔的他酷爱运动，帅气阳光。但跟着病魔侵袭，王甲失去了日子自理能力，无法站立，无法移动四肢，乃至无法说话，只要眼球移动。“其实他能听，能考虑，但便是无法表达，很苦楚。”高小榕说，他们跟王甲家人屡次沟通，针对王甲的生理特点，开发最适合他的脑机接口算法。
运用的那天，研讨团队早早来到王甲的家中，帮王甲洗洁净头发，戴上“头盔”。开机，翻开程序。王甲紧盯着屏幕的一个个字符，眼球不时悄悄滚动。奇特的一幕发作了：屏幕首要跳出一个字：擦。王甲的爸爸妈妈首要读懂了这个字的意义，立刻帮他擦净嘴角的口水。紧跟着，屏幕上又跳出一句话：感谢咱们的关怀！王甲的爸爸妈妈激动地流下了泪水，“今后总算能跟孩子沟通了！”两位白叟说。
让机器人替腿“干活儿”
在不久前举办的北京地区广受重视学术论文报告会生物医学工程专场中，高小榕又向咱们展现了另一个奇特的研讨范畴：根据小腿外表肌电的智能机器人协同控制办法。浅显地了解便是：经过捕捉肌肉的电信号，让机器人替腿干活儿。
2014年，高小榕团队接受了一家国内顶尖科技名营企业的约请，开端带队攻坚，方针是经过收集肌肉电信号，解读人的步态。以此开发的智能设备既能够预警老年人的跌到问题，也能够研制智能假肢、智能轮椅等，经过判别用户腿部肌肉信号，智能辨认用户的举动志愿，驱动双腿或许轮椅前行、撤退，“这样又能大大改进一大批举动妨碍集体的日子质量。”高小榕说。
肌肉电信号是骨骼肌肉群接纳从脑神经信号传导过来的控制信息而发生相应缩短时随同的电生理信号。计算机从相应的骨骼肌对应的体表上获取，由于没有了颅骨等阻止，收集起来比脑电信号简单的多，信号牢靠，易于辨识。但研制过程中发现，它的缺陷也非常显着：首要，骨骼肌的疲惫速度远远比大脑要快。过了10分钟、20分钟，肌肉就开端呈现疲惫现象，然后呈现动作变形，这样肌电信号也呈现紊乱；一起，由于腿部的活动标准比头部要大得多，收集信号的电极与骨骼肌无法彻底完成贴合，会带来信号不稳定；此外，电极的方位误差也会导致信号呈现漂移。
针对这些困难，高小榕带着团队学生做了许多的尽力，包含选用搬迁学习等信号剖析办法。总算研制成功。
据介绍，这套人机交互体系由肌电收集模块，模式辨认模块和机器人控制模块构成。其间肌电收集模块收集受试行走中的肌电信号，将其扩大收集后经过蓝牙通讯送入模式辨认模块；模式辨认剖析模块对信号进行处理，然后发送给机器人控制模块；机器人控制模块将不同指令输入给智能机器人，然后控制机器人的运动。
试验显现，8位受试者在实时交互控制中，别离履行行进、撤退、左转、右转4种步态各320次。一切试验的机器人辨认率均高达80%以上，其间行进、撤退的辨认率高达90%以上。
脑机交互谦意念控制成真
高小榕说，传统的人机交互是手为主，比方咱们用手敲击键盘、点击鼠标，或许接触手机、PAD的屏幕。近年来跟着人工智能的翻开，又连续呈现了经过语音、视频图画（人脸辨认）等办法进行人机交互。未来，脑—机交互将逐步登上主舞台，“咱们能够用意念来完成打电话，收发短信，乃至开车。”此外，脑—机交互在个人隐私维护方面也将大有可为。由于指纹乃至人眼虹膜，都是能够仿制的，但人的脑电波必定无法仿制，这就形成了保密的唯一性。
本年的脑控打字记载挑战赛上，魏文雅完成的每分钟691.55比特的速率。高小榕说，这个记载未来会被很会被打破。依照摩尔定律，计算机功能每18个月会提高一倍。脑-机交互的功率也会由此提高。他们做过测算，10年后，脑机交互的速率有或许提高4倍以上，那个时候，用意念沟通，在信息流速度方面，就或许不是问题了。
“看似玄幻，难以相信，但许多研讨便是从科幻走到科学，然后走到技能使用。脑-机交互，现已走向技能使用了。”高小榕说。
面向未来，高小榕团队的研讨早已铺开。他们正在研制的脑电收集设备将不再是一顶丑恶的帽子，而是一枚精美漂亮的耳机，悄悄扣于耳廓即可，收集的脑电波信号无线高速传输，帮咱们自在掌控各类穿戴智能设备、办公设备、家居设备、轿车……
记者了解到，现在国内清华大学、华南理工大学、国防科学技能大学、天津大学、浙江大学、西安交通大学、华东理工大学等许多大学和研讨机构都在进入脑-机接口的研讨，而且效果颇丰。我国在脑机接口研讨范畴宣布的论文数量仅次于美国，排名第二。全球该范畴25篇高引论文中有9篇文章来自我国。在脑机接口的使用方面， 华南理工大学在100余例严峻瘫痪病人进步行了临床试用，天津大学在天宫二号上成功完成了人类初次太空脑-机接口试验。
