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脑机交互技术:让瘫痪的人站起来

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科幻电影《阿凡达》中展示了主人公用意念控制机器的场景,虽然现有的研究成果还不能实现电影中复杂的操作,但已经出现了一种利用脑电波来控制、监测人体的技术,即脑机交互。那么,什么是脑机交互?该技术又有哪些应用呢?

“脑卒中康复机器人”演示

脑机交互技术到底是什么?

脑机交互技术是一种利用脑电波来控制机器的技术。该技术用脑电分析仪与视觉系统构建一个平台,以不同场景带来的不同情绪和脑电波的对应变化关系建立一个数据库,从而分析各种情绪对应的脑电波特征。了解了脑电波对应的动作、情感后,就可以逆向将这些脑电波设置为特定指令,并教给机器来识别,从而实现用意念控制机器的目的。

脑机交互技术应用广泛,例如北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院的本科生魏彦兆带领同学利用脑机交互技术,研发出了脑卒中康复机器人。该机器人可以让双手不便的病人自主控制双手运动。脑卒中康复机器人具有一个能采集、感应脑电波信号的脑电帽,脑电帽有9个接触点,运行时,这9个接触点会采集人的脑电波信号,然后将脑电波信号传输给计算机,计算机再对脑电波信号进行处理、识别,从而驱动病人所戴的外骨骼手套做出相应动作。

除了医疗领域以外,脑机交互技术还应用于教育、交通等领域。

在教育方面,学生在课堂上戴上脑机交互头环,老师就能通过脑电波监测系统实时监控学生的注意力情况,了解学生的注意力是否集中;

在交通方面,列车司机可以佩戴一种特制的安全帽,这种安全帽内置生物电极和信号处理模块,可实时采集、处理司机的脑电波信号,并通过对司机脑电波信号进行监测、分析,第一时间识别并预警司机疲劳状态和健康状况,确保行驶安全。(卓枫)

本文由中国科学传播研究所副研究员卜勇进行科学性把关,专家目前的主要研究领域为健康、环保、水利、节能、气象、人工智能、脑科学与认知科学等。

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