在電影《阿凡達(dá)》中，科學(xué)家利用人類(lèi)的DNA和潘多拉星球的“納威人”DNA相融合，人工培訓(xùn)出了阿凡達(dá)，再利用人的意識(shí)對(duì)其進(jìn)行操控，讓已經(jīng)殘疾的男主人公得以“變身”，開(kāi)啟了在外星球上的新生活......

謝松云教授在介紹腦控技術(shù)的相關(guān)情況。李志強(qiáng) 攝

科幻電影中的場(chǎng)景，代表了人類(lèi)對(duì)科技發(fā)展的無(wú)限向往和追求，科學(xué)家們也在努力讓夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)：在西北工業(yè)大學(xué)神經(jīng)信息實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場(chǎng)，研究人員看著眼前閃爍的電腦屏幕，心中一個(gè)念頭閃過(guò)，不遠(yuǎn)處的四架無(wú)人機(jī)就自動(dòng)完成了編隊(duì)，下一秒這幾架無(wú)人機(jī)又齊刷刷地做了個(gè)原地翻滾的動(dòng)作......這就是西北工業(yè)大學(xué)謝松云教授團(tuán)隊(duì)對(duì)于“意念控物”的最新研究成果。

謝松云教授解釋道，電腦屏幕上閃爍的方塊看似一模一樣，其實(shí)它們各自擁有著不同的頻率，同時(shí)每個(gè)頻率都對(duì)應(yīng)著一個(gè)無(wú)人機(jī)編隊(duì)的動(dòng)作指令，頻率閃爍刺激人的視覺(jué)后，大腦會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的腦電波特征，腦電波特征經(jīng)編碼轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，從而就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)動(dòng)作變換的控制，也就是所謂的“意念控物”。

謝松云教授團(tuán)隊(duì)于2021年研發(fā)了腦機(jī)協(xié)同機(jī)械臂智能控制系統(tǒng)。受訪者供圖?

據(jù)謝松云介紹，腦控主要是通過(guò)采集腦電波，然后用計(jì)算機(jī)對(duì)腦電波進(jìn)行分析解碼，轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)“事物”的控制，這些“事物”可以是設(shè)備裝置，將來(lái)甚至可能是生物體。而要想實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的控制，最關(guān)鍵、難度最大的就是對(duì)腦電波的提取、分類(lèi)與識(shí)別，也就是所謂“腦功能特征”的提取，通俗一點(diǎn)講就是需要知道大腦想要做什么，不同的腦電波代表著不同的“訴求”，將不同的“訴求”分類(lèi)提取，至關(guān)重要。

謝松云教授帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展科研工作。受訪者供圖

經(jīng)過(guò)二十余年的不懈努力，謝松云團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了多種誘發(fā)模式相結(jié)合的腦控技術(shù)，目前已經(jīng)可以做到3種誘發(fā)模式、多種腦特征的提取與識(shí)別，團(tuán)隊(duì)也因此先后取得了一系列國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利和重要成果：在實(shí)用化腦控技術(shù)方面，2012年研發(fā)了視覺(jué)刺激誘發(fā)的腦控模型車(chē)系統(tǒng)；2014年研發(fā)了少導(dǎo)聯(lián)便攜式腦控抓取式機(jī)器人；2016年又完成了多模式誘發(fā)刺激下的腦控?zé)o人機(jī)系統(tǒng)，可通過(guò)事件想象、 視覺(jué)刺激、眨眼等誘發(fā)模式，控制腦控?zé)o人機(jī)繞桿、完成8字飛行 ，復(fù)雜任務(wù)完成率達(dá)86.5%。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)又將腦控技術(shù)與人工智能相結(jié)合，研發(fā)了腦機(jī)協(xié)同技術(shù)，于2018年完成了手腦機(jī)協(xié)作的勘察無(wú)人車(chē)項(xiàng)目，2019年實(shí)現(xiàn)了腦機(jī)協(xié)同無(wú)人機(jī)編隊(duì)智能控制， 2021年又研發(fā)了腦機(jī)協(xié)同機(jī)械臂智能控制系統(tǒng)。

人機(jī)融合控制下的無(wú)人車(chē)安全避障演示。李志強(qiáng) 攝

同時(shí)，在2020年，團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新研發(fā)的人機(jī)融合認(rèn)知與決策技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了人機(jī)融合控制的無(wú)人車(chē)安全避障。“這項(xiàng)成果很有應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)在很多汽車(chē)都有輔助駕駛功能，但是遇到無(wú)法識(shí)別的障礙物或者一些突發(fā)狀況后，意外事故還是有可能會(huì)發(fā)生，將來(lái)車(chē)機(jī)輔助再加上人腦控制后，就可以充分發(fā)揮了發(fā)揮人腦快速認(rèn)知與人工智能快速處理的各自優(yōu)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)更安全的自動(dòng)駕駛了。”謝松云說(shuō)。

虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下腦機(jī)技術(shù) —— 無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃。受訪者供圖

近些年，謝松云團(tuán)隊(duì)更加注重于開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的腦機(jī)技術(shù)，例如虛擬環(huán)境下腦機(jī)協(xié)同無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制、虛擬環(huán)境下駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。他們將無(wú)人機(jī)飛行仿真技術(shù)和腦控技術(shù)結(jié)合在一起，利用VR/AR技術(shù)建立逼真度高、適合無(wú)人機(jī)群在復(fù)雜背景中的人機(jī)融合智能控制仿真演示，該成果對(duì)未來(lái)的腦控?zé)o人機(jī)技術(shù)的研發(fā)提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的研究和驗(yàn)證平臺(tái)。

學(xué)生在謝松云的指導(dǎo)下進(jìn)行相關(guān)研究。受訪者供圖

謝松云教授表示，一旦突破了腦特征采集分析這個(gè)核心技術(shù)，會(huì)令控制的物品多樣化，那時(shí)，便是腦控真正走向廣泛應(yīng)用的時(shí)候，而離我們最近的是無(wú)人駕駛、醫(yī)療輔助、助老助殘、游戲娛樂(lè)、教育培訓(xùn)、救災(zāi)救援等多個(gè)領(lǐng)域。“比如癱瘓?jiān)诖驳臍埣踩耍瑢?lái)可以通過(guò)腦控機(jī)器人來(lái)提高他的生活質(zhì)量；通過(guò)虛擬駕駛模擬系統(tǒng)，可以對(duì)汽車(chē)、艦船、飛機(jī)等駕駛?cè)藛T進(jìn)行科學(xué)培訓(xùn)和監(jiān)測(cè)，提高交通安全；或者應(yīng)用到娛樂(lè)方面，可以通過(guò)VR或者AR的腦機(jī)融合去意念控制虛擬現(xiàn)實(shí)，為玩家提供更加沉浸式的體驗(yàn)，類(lèi)似于電影《阿凡達(dá)》中的場(chǎng)景，也一定會(huì)在未來(lái)的某一天，真正走進(jìn)我們的生活。”謝松云說(shuō)。

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