精神控制?心灵感应?脑机接口技术让科幻成为现实

2016-09-04 10:30:28     作者:陈杨英杰      来源:雷锋网

你希望像X战警中的X教授那样拥有精神控制的能力吗?或者你也曾想过和亲人能够心灵感应呢?最近大脑-计算机对接的进展正在将脑间直接传递思想的科学幻想变成现实。

导读:你希望像X战警中的X教授那样拥有精神控制的能力吗?或者你也曾想过和亲人能够心灵感应呢?最近大脑-计算机对接的进展正在将脑间直接传递思想的科学幻想变成现实。过去几年发表的一系列研究宣告了动物之间、人之间甚至人鼠之间脑活动的直接传输。这种“脑脑对接”(BBI)通过连接两个个体的大脑实现了脑活动的实时直接传递。虽然目前的脑机接口技术与科幻作品中的描述无法比拟,但通过意念简单操纵机器,正一点一点走进现实。

ECAI 2016 精选论文摘要

标题:基于脑电波的脑机接口高阶相关系数分析

摘要:基于脑电波(EEG)的脑机接口(BCI)是一种能使人类大脑和外部设备有效沟通的方式。为了有效恢复脑电波信号中大脑皮层的动态并提高分类性能,大量的研究都集中在构造具体对象的空间和光谱过滤器,在分类精度方面许多提升了许多。然而,几乎所有的方法都在寻找用于不同类别中所有样本投影的一个共同子区间。研究表明,工作信道和频率信息不仅独立于对象,而且独立于类别。因此,各种独立于类别的空间和光谱特征可以为分类提供更深的差异信息。在本文中,我们提出了一个基于张量的方法,试图找到每类各自的空间和光谱子区间,每个类别分别投射到自己的子区间,这样它们就很容易被区分了。最后,我们在这个模型中添加了一个正则化项来避免过度拟合。我们在两个不同的数据集中评估了该方法的有效性和鲁棒性,包括被广泛使用的一个收集自健康受试者的基准脑电图数据集和一个收集自中风患者的自我控制脑电图数据集,结果证明了其性能优越。

第一作者简介:Ye Liu,上海交通大学计算机科学与工程学院,上海教育委员会智能交互和认知科学重点实验室。

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什么是脑机接口技术

通俗地讲,人类在进行各项生理活动时都在放电。如果用科学仪器测量大脑的电位活动,那么在荧幕上就会显示出波浪一样的图形,这就是“脑波”。

脑波活动具有一定的规律性特征,和大脑的意识存在某种程度的对应关系。人在兴奋、紧张、昏迷等不同状态之下,脑电波的频率会有明显的不同,约在1~40赫兹之间,依照不同的频率,脑波又被进一步分为α、β、δ、θ波。当人在一定的压力之下精神高度集中时,脑波的频率在12~38赫兹之间,这个波段被称为β波,是“意识”层面的脑波;当人注意力下降,处于放松状态时,脑波的频率会下降到8~12赫兹,这被称为α波;进入睡眠状态后,脑波频率进一步下降,被分为θ波(4~8赫兹)和δ波(0.5~4赫兹),它们分别反映的是人在“潜意识”和“无意识”阶段的状态。 

正是因为脑波具有这种随着情绪波动而变化的特性,人类对于脑波的开发利用成为了可能。像电影《阿凡达》中所展现的利用意念操控阿凡达,实际上就是脑机接口技术(Brain-Computer Interface,简称BCI),是指在人脑与计算机等外部设备之间建立直接的连接通路。通过对于脑电信息的分析解读,将其进一步转化为相应的动作,这就是用“意念”操控物体的基本原理。

超好玩的脑机交互设备

Necomimi意念猫耳朵是一款来自日本的脑机交互设备,可以检测人脑电波转动猫儿来表达不同情绪。

如包装盒所示,我们可以看到佩戴之后的效果演示,产品主体类似头带,可以非常舒适的佩戴在头部。

这家叫做Neurowear的日本科技公司还有一款姐妹产品——”脑电波猫尾“,由脑电波控制运动的仿喵星人尾巴的装置,它可以随着佩戴者的心情的变化而运动。当佩戴者心情放松愉悦时,尾巴就会摇得舒缓温和;当使用者精神紧张时,尾巴就会摇得生硬。

另一个开发团队Tan Le也已经开发出了一款功能强大的脑电波编译设备——Emotiv Insight,这项技术的应用前景十分广泛。在Emotiv公司列举的应用案例中,有残障人士用来控制轮椅或电脑。它最大的价值并不是在“解放人的双手”,而是给予缺乏行动能力或肢体残疾的人以虚拟的“双手”。

结语

脑机接口技术近些年取得了非常多的成就与进步,但未来也可能因为脑机接口技术能够获得人类大脑的信息引起很多争议与担忧。比如,在脑机接口技术的帮助下,人们有可能窃取或者篡改他人的思想,就像电影《盗梦空间》的场景一样。无论如何,像《阿凡达》中通过意念控制机器人的场景还需要科学家们更多时间的探索与努力。

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