学生头戴脑电帽,双眼紧盯电脑屏幕,屏幕上是一闪而过的图片。尽管身体纹丝不动,脑机接口技术却已捕捉到脑电波的变化,算法已经解码出他们看见的图片内容。9月10日至9月13日,2021世界机器人大赛在北京举行,在“BCI脑控机器人”比赛中,华中科技大学获得技术赛“顶叶脑机组”单项一等奖、所有赛题综合一等奖,并赢得4万元奖金。
队员训练程序识别解析脑电波
2021世界机器人大赛吸引了来自全国各高校、科研院所和企业的参赛队伍参赛交流。华中科技大学的参赛团队由卞瑞、崔雨琦、权学良等6名研究生组成,他们都来自人工智能与自动化学院脑机接口与机器学习实验室,指导老师是伍冬睿教授。
“我们在校学习的就是相关内容,赛事准备可以说是贯穿学习始终。”团队队长卞瑞介绍。今年6月,团队参加预赛,并获总分全国第一,顺利获得决赛入场券。之后,团队又一头扎进了实验室,不断完善算法,使其能更准确识别脑电波信息内容。团队成员还不断对系统进行训练,自己时常戴着脑电帽进行测试。“这个比赛通俗来说,就是通过解析脑电波,去翻译人的思考想法,并将解析的想法直接用于跟计算机的交互,比如可以靠意念打字等等。”指导老师伍冬睿教授介绍。
决赛四天里,分别进行了四个赛道的比赛。在“顶叶脑机组”比赛时,测试对象戴着脑电帽坐在电脑前,电脑中汽车、人类以及其他非目标图片一闪而过。50张图片为一组,每张图片约0.1秒的时间闪现而过,让测试对象识别着不同类别的图片。此时脑电帽将测试对象的脑电波信号传送到算法系统,算法对脑电波进行解析,判断测试对象看到的图片类别。在5个多小时的比赛中,华科团队在该项赛事上表现十分抢眼,该团队可以一两秒内解码测试对象看到的图片类别,准确率小组最高。
BCI脑控机器人大赛整个比赛中,华科团队表现优异,4个赛道的总成绩也排名第一,获得所有赛题综合一等奖。“比赛很紧张刺激,能和这么多优秀同学一起比拼,互相学习,对科研学习帮助都很大。”卞瑞说。
技术未来主要用于医学领域
脑机接口技术发展到哪个程度了?在将来能够运用到哪些领域?伍冬睿介绍,脑-机接口(Brain-Computer Interface, BCI)是指通过在人脑神经与外部设备(比如计算机、机器人等)间建立直接连接通路,来实现神经系统和外部设备间信息交互与功能整合的技术。
伍冬睿补充介绍,脑机交互是人机交互的终极手段,可以帮助残疾人修复视觉、听觉等感知功能和运动功能,让正常人工作生活更加健康高效。现在脑机接口技术已广泛应用于助残康复、游戏娱乐等多个领域,并在改善残疾人生活质量中作出了巨大贡献。
多年来,伍冬睿一直带队积极在脑机接口领域做探索。2016年伍冬睿加入华中科技大学人工智能与自动化学院,得到华中科技大学、创新研究院、人工智能与自动化学院等的大力支持,提供了研究实验场地、经费、人员等进行脑机接口和机器学习研究。2019年和2020年举办的BCI脑控机器人大赛中,伍冬睿均带队参赛,团队也曾分别获得技术赛一等奖。因为脑机接口和机器学习方向的贡献,伍冬睿也于2020年11月获得了全球科学教育研究网形式科学奖,这是中国科学家首次获奖。(记者 李碗容 通讯员 高翔)
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