“脑机接口导论 pdf”新进展 AW还远么

Facebook脑机接口黑科技?用意念打字的时代离我们还有多远
?不关注怎么一起玩耍?
前一阵子,刚刚看完《攻壳机动队》,对充满脑机接口和义体化的社会仍然意犹未尽?那这个消息可能会让你更兴奋。Facebook的年度开发者大会F8上,他们研发团队公布了一项充满野心的plan——他们想要建立自己的脑机接口,这能让我们将想法直接发送给计算机。
Facebook的秘密研发团队Building 8负责人Regina Dugan被问到:“如果人们可以意念打字,会怎么样?”接着Dugan播放了一段演示视频。
Dugan表示,研发团队的目标是开发出每分钟输入100个单词的无声语音系统。“这是五倍于在手机上打字的速度,并且是在用你的大脑打字。人们的大脑活动不仅仅包含了单词是如何发音和拼写的,还包含了它们的意思。”再进一步畅想一下,如果直接抛开文字通过大脑皮层的刺激信号来传输彼此需要表达的意思(类似意念沟通),跳过文字,那速度提高了不知多少倍,并能获得可靠的私密性。
脑机接口不是一个新鲜事物。Dugan曾经领导的DARPA(美国国防高等研究计划署)在脑机接口技术上投入巨资,以治疗精神疾病和恢复受伤战士的记忆。但是Facebook提出的更为激进,他们想创造一个不需要用电话或者其它设备就能在社交网络上和朋友交流的世界,一个通过思想连接的世界。
Dugan说:“我们的世界是虚拟和现实并存的,我们的目标是创造和定义一个全新的产品。”她还展示了另一个视频,视频演示了一项技术,通过皮肤振动让人“听懂”别人所说的话。这项技术已经开始了开发工作,它可以像盲文一样帮助残障人士沟通交流,只不过是用身体去感受而不是手指。通过执行器和传感器,可以用触觉向人传达九个不同的单词。
脑机接口技术还处于起步阶段。到目前为止,研究人员已经成功运用这项技术使得残障人士可以控制假肢或者麻痹的肢体。
CEO扎克伯格在一篇文章中表示:”我们的大脑每秒产生的数据是4部高清电影的量。但是我们向世界传输数据的方式——说话,它的传输速率和80年代的调制解调器一样。这就是问题所在。我们正在开发的系统,能将人们要在键盘上输入的内容从大脑中直接读取出来,这比打字的速度快了5倍。最终,我们想以可穿戴技术的形式实现它,并投入量产。”
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今日搜狐热点脑机接口新突破:帮助渐冻症患者开口说话
一位渐冻症病人接受了大脑植入物后,成为了全球第一个使用脑机接口跟他人沟通的神经变性疾病患者。
发表了这一案例,称之为“帮助渐冻症、脑出血或者创伤导致的瘫痪者自主交流的重大突破”。
“病人的大脑中安放了一种遥控装置,从而可以不通过肌肉就能操作电脑讲话,”研究作者之一,乌德勒支大学医学中心的认知神经科学教授Nick Ramsey说。他和同事们在病人身上开展了大量研究以得到正确的参数设置,从而这位既不能移动也不能说话的病人能够在家使用这套装置。
该装置通过植入到病人大脑里的电极工作。当她脑补自己动手指时,电极探测到大脑活动,将其转化成鼠标点击。病人面前有一块屏幕,上面有字母表和其他功能(比如选取或者删除)。
屏幕上的字母轮流点亮,她只要脑补点击鼠标,就能选择字母。被选中的字母再通过电脑读出来。整个过程都是通过无线连接完成,有点像霍金那种使用仅有的肌肉进行按键。
医生们在她头骨上开了一个小洞,将电极植入到大脑上,同时在锁骨下植入了一个发射器。发射器可以通过皮肤下的线路收到电极信号,将其放大,然后无线传输给电脑。
为了让参数尽量精确,医生们先是用简单游戏调试脑补点击鼠标的过程,然后再训练电脑发声。最终,病人可以独立在家使用这套装置与他人沟通了。
根据研究介绍,从植入电极到到病人能每分钟打两个单词,整个过程花费了28周时间。这个脑机接口“提供了自主交流,可以补充并代替眼珠追踪装置。”
Ramsey说,如果事情顺利,他的团队将很快利用这项技术开展更大规模的国际实验。“我们希望这些结果能激励人们研究更先进的植入物,从而能帮助更多的人,”他说。目前,欧盟和荷兰政府已经在资助他们的项目了。
基于创作共用协议(BY-NC)发布。
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18:16:00 :“脑机接口”技术前瞻:通过意念远程操控机器战士
胡德文,国防科技大学教授、博士生导师,长期从事脑科学与认知科学研究,主持国家863计划等10多项课题研究,获国家自然科学奖二等奖。
原标题:“脑机接口”技术:让“脑控”成为现实
2014年世界杯开幕式上,一名残疾人利用脑控技术完成开球,向全世界观众展示了脑科学技术发展的魅力。国际脑研究组织宣布,21世纪是“脑科学时代”。
人脑的智能
科学源于幻想,这话有一定道理。电影《阿凡达》男主角是一位坐在轮椅上的残障人士。然而,他却可以用思维去控制一具人造“外星人”躯体,演绎了一场“心灵感应”的神奇。电影《环太平洋》中,“机器人”大战外星球怪兽,更让钢铁之躯的机器人获得了人脑的智能。
神奇科幻正逐步走向现实。这得益于“脑机接口”技术的创新发展,自上世纪70年代“脑机接口”技术诞生以来,经过近半个世纪的发展,如今已能实时捕捉大脑复杂神经信号,并用来直接控制外部设备,使得人和机械可以作为一个生命不同组成部分而共存。人脑思维控制外部物体不再是幻想,电影中的科幻情景已开始大步走进人们的生活。
外部设备 如何读懂大脑神经信号
人的大脑是一个高度复杂信息处理系统,它由数十亿的神经元通过相互连接来进行信息交流,以整体协调方式来完成各种各样的认知任务。
在人类进化过程中,科学家发现,当人的大脑在进行思维活动、产生意识或受到外界的刺激(如视觉、听觉等)时,伴随其神经系统运行的会有一系列电活动,从而产生脑电信号。“脑机接口”技术就是通过采集大脑皮层神经系统活动产生的脑电信号,经过放大、滤波等方法,将其转化为可以被计算机识别的信号,从中辨别人的真实意图。其核心技术主要包括大脑神经生物信号采集技术、大脑神经生物信号处理技术、人机高效协同技术等。
就是说,人脑想执行某个操作,不需要通过肢体动作,通过“脑机接口”技术,即可让外部设备读懂大脑神经信号,并将思维活动转换为指令信号,来实现人脑思维的操控。
意念控制 极具潜力的研究方向
自科学家提出“脑机接口”技术命题后,便成为脑科学与认知科学领域一个极具潜力的前沿研究方向。1988年,美国科学家实现了用大脑控制虚拟打字机操作。科学家加朗领导的研究团队,实现了轮椅按人脑意识控制行走。2006年,研制出“混合辅助腿”,不仅能帮助残疾人以每小时4公里的速度行走和毫不费力地爬楼梯,而且可以托起40公斤的重物。2013年3月,研究人员开发出第一种用于控制飞船模拟器的“脑机接口”装置,美国科研人员又创建了计算机模拟程序,戴在头上后通过人脑意念便可控制飞船模拟飞行。
在我国,国防科技大学认知科学基础研究团队经过20多年的研究,现已实现让机器人按照人脑的思维自由行走或执行某项操作。装有“脑机接口”装置的汽车,可以不通过人的肢体操作,而是通过采集脑信号,便可按照人脑的思维意识启动、加减速或转弯,时速可达5至10公里。
发展应用 军事强国群雄逐鹿
脑机接口,人机交互,为武器装备操控提供了全新的智能化发展方向。
新世纪之初,美国就开始探讨“脑机接口”技术军事应用,投入巨资研究武器与人相互作用机理,研究用人的意念控制机器人士兵,以降低战争伤亡率。2004年,美又资助多个实验室进行“思维控制机器人”研究,还联合商业研发机构和地方政府开展脑听器、心灵及生理响应系统、无线电催眠发生器等多项“脑机接口”技术研发。其“认知技术威胁预警”项目,已获得初步科研成果,可使士兵在2~3秒内识别视场范围内100个威胁目标。美空军还利用“脑机接口”技术,着力研究肌体协同控制。
2013年,美国防部披露了一项“阿凡达”研究项目,计划在未来实现能够通过意念远程操控“机器战士”,以代替士兵在战场上作战,遂行各种战斗任务。未来,赋予武器装备“随心所动”的智能化操作,将不再是神话。
前景广阔 加速迈向脑科学时代
脑科学具有广阔的应用前景,世界经济强国倾力加紧研究。20世纪90年代,美国率先提出“脑的十年计划”,成立了“欧洲脑的十年”委员会,国际脑科学组织也采取多种举措推动脑科学研究发展。1995年,日本政府宣布投入200亿美元实施“脑科学时代”计划,把“认识脑、保护脑、创造脑”作为脑研究三大目标。日,美国总统奥巴马正式宣布开展人脑研究计划。同年,欧盟计划启动为期10年的“欧洲人类大脑研究计划”,希望能模拟一个完整大脑功能。目前,西方的著名大学几乎都设有脑科学研究机构,一些企业也纷纷加入研究行列。
在我国,脑科学与认知科学被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(年)》八大前沿科学问题之一,强调要加强“脑发育、可塑性与人类智力的关系”研究。2013年,作为“事关我国未来发展的重大科技项目”之一的“脑计划”正式启动。
21世纪,被称为“生命科学、脑科学的百年”或“脑研究世纪”,伴随着脑科学和认知科学的兴起与发展,以人类为中心的认知与智能活动研究,已进入发展新阶段。
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用手机继续阅读“脑机接口”实验预示着不用眼看耳听就能获得新知识?
“脑机接口”实验预示着不用眼看耳听就能获得新知识?
作者 网眼大观君“脑机语音文本界面”“脑机接口”实验已经取得初步成功,这是否预示着人类认知方式将发生重大改变?千百年来,人类接受外界信息无外乎看、听、触,我们读书学习、工作、生活、旅行,各种各样的信息怎样进入大脑?看文字、图形、图像、形色,辨识其区别差异,听声音高低强弱,感触寒热燥暖。中国人用“觉”来表达感知能力:视觉、听觉、触觉、味觉,还有感觉——心灵的感应。其中最主要、最常用的是视觉与听觉。人类的信息传播业主要是诉诸于视觉与听觉,报纸、杂志、广播、电视,以及后来出现的互联网,都是主要依靠视听觉发展信息传播业。所谓平面媒体、流媒体、多媒体,是按信息载体来划分的,多媒体、全媒体是多种信息载体同时应用,人们眼耳并用来猎取信息。娱乐业也是诉诸于视觉听觉:戏曲、影视、歌曲、舞蹈,都是如此,现代游戏增加了互动,借助于触觉、肢体,让人参与其中。概而言之,正常人获取信息主要是通过视觉听觉,而盲人更多地通过触觉,盲书就是让盲人通过触觉识字辩字。所以,视觉、听觉、触觉,再加上味觉,是人类认知、认识世界的方式,自从盘古开天三皇五帝,自从上帝造人,莫不如此。曾一度出现过耳朵认字、皮肤辨字,但这些并未得到科学的承认。现如今,新技术发展不仅改变了人类获取信息的渠道、方式,而且要开始改变人类认知的方式方法了。据报道,脸书(Facebook)在F8全球开发者大会上透露,该公司组成了一个60人的工程师团队,正在开发名为“脑机语音文本界面”的一项技术,用户无需说话,也无需手动输入,就能把大脑中的想法,直接展示在计算机屏幕中。脸书在大会上展示了一段视频:一名在斯坦福大学接受试验的瘫痪病人,使用一个植入大脑的小型电极在键盘上移动电脑光标,能够每分钟输入8个英文单词。脸书研发和硬件实验室Building 8的负责人雷吉娜·杜坎说,这个团队的目标是使人们用意识就可以实现每分钟输出100个单词,比现在在手机上打字的速度快5倍。最终,脑机界面将可以让人们用意识而不是通过控制器来控制增强现实或虚拟现实体验。这项技术叫“脑机接口”或“脑机对接”,目前采用的方法是植入式的,需要开颅手术将电极埋藏在大脑皮层中。这对身体的伤害是比较大的。现在,对于健康人来说最便利的还是非植入式脑机接口,它可以通过戴在头上的“头盔”来读取神经信号。但是,这一技术现在还不成熟。浙江大学附属第二医院成功地在一名癫痫患者颅内植入电极,能够通过意念指挥机械手,做出“剪刀石头布”的动作,这被认为是中国脑机接口研究在运动功能重建应用上的重要进展。当然这只是进展,尚未成为成熟技术。即使脸书的“脑机语音文本界面”技术实现了一分钟输入100个单词,也还只是“脑机接口”中的脑神经或脑电的输出、操控能力,离“脑机对接”的输入——比如,将一部《红楼梦》输入大脑,还差得很远很远。这需要根据神经系统的工作机制,建立起大脑与机器的交互。按照专家的说法,要在神经元与颅外世界之间建立一条可靠的连接,还要有一种编译方法,能够把数字化的文字、图像等转换成神经元之间的“语言”。这些“连接”及语言交互,不应该通过手术(开颅)将物体植入大脑来来实现,而应该在颅外建立起这种联系,比如戴一个泳帽那样的脑电极帽去实现。这样的技术,目前仅仅是设想。由此看来,至少在近期,还是要通过“读万卷书”“行万里路”这样的方式来增长知识与才干。小说《赛博朋客》、电影《黑客帝国》仍然止于科幻,离现实还远得很呐!
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