重大突破!我国脑机接口,实现无人机自由操控

西西说科技 2025-02-22 05:35:01

重大突破!我国脑机接口实现无人机自由操控。

在科技飞速发展的当下,脑机接口技术作为连接生物智能与机器智能的桥梁正逐渐成为全球科研领域的焦点。2月17日,一则振奋人心的消息从天津大学传出,该校脑机海河实验室与清华大学集成电路学院联合成功开发出一款基于一组气神经形态器件的双环路无创眼镜脑机接口系统。

这一成果不仅刊发于国际学术期刊自然电子,更标志着我国在脑机接口领域迈出了关键一步,为未来智能生活描绘出崭新的蓝图。

脑机接口简单来说就是实现大脑与机器直接信息交流的技术,它能够将大脑产生的电信号转化为机器可识别的指令,从而实现用意念控制外部设备,比如假肢、轮椅甚至是无人机。这项技术被公认为是新一代人机交互和人机混合智能的核心,在医疗康复、智能家居、智能交通等领域都有着巨大的应用潜力。

想象一下瘫痪患者通过脑机接口就能重新控制肢体运动,盲人能借助它看见世界,这将为无数人带来生活的希望与改变。然而脑机接口技术在发展过程中面临着诸多挑战,其中脑际交互过程中大脑与机器的动态耦合机制尚未完全厘清,导致脑机之间的长时程互适应能力较弱,系统工作性能随时间显著下降。

为了解决这一难题,天津大学与清华大学的联合研究团队进行了深入探索,他们发现脑电信号的非平稳特性不仅源于传统观点认为的背景脑电变异,还与闭环脑机交互引导下的任务脑电演变密切相关。

基于这一关键发现团队创新性的提出了双环路脑机协同眼镜框架,并通过一组气神经形态器件构建了全新的脑机接口系统。在双环路框架下,脑机接口系统分为机学习和脑学习两个相互协同的环路。

·机学习环路中的一组气解码器能够根据脑电信号的实时波动快速精准的完成解码参数更新以适应大脑信号的变化。

·脑学习环路中的任务相关脑电特征则在决策反馈循环的引导下不断正向演化,使大脑能够逐渐调整自身信号输出与机器实现更高效的配合。

这种双环路协同工作的模式,有效促进了脑机之间的互学习与互适应,显著提升了系统性能。

为了验证新系统的性能,研究团队进行了一系列实验,其中人脑对无人机的高效四自由度操控实验尤为引人注目。传统无创脑机接口技术通常只能控制无人机进行简单的二自由度飞行,而双环路脑机接口系统成功实现了对无人机上下左右前后旋转四自由度的精确控制,极大地拓展了脑机接口在实际应用中的操作维度和灵活性。

在连续六小时的长时程交互实验中,系统性能不仅没有下降,准确率还提升了约20%,充分展示了双环路框架下脑机协同演进的显著优势。相关算法基于128KB规模的一组器神经形态器件实现了硬件化部署,将原本复杂的脑电信号多部计算过程优化为单步计算。这一优化不仅大幅提升了系统的运行效率,还降低了能耗。

实验结果显示相较于传统纯数字硬件方案,双环路脑机接口系统的解码速度提升了百倍以上,能耗降低至千分之一以下,且能够处理更为复杂的任务。

天津大学脑海河实验室徐敏鹏教授表示,这项研究首次实现了脑机协同演进的技术验证,通过长时程大脑与一组器神经形态器件之间的信息交互,初步达成了生物智能与机器智能的相互适应与学习。这一成果为未来实用型脑机接口系统的研发提供了重要的理论基础与技术支撑,也为脑机融合智能的发展开拓了新方向。

团队计划将该系统进一步拓展到更多便携式或可穿戴脑机接口设备中以满足消费级、医疗级等各类智能人机交互使用场景的需求。此次双环路无创眼镜脑机接口系统的成功研发是我国在脑机接口领域的一次重大飞跃,它不仅提升了我国在该领域的国际竞争力,更为未来智能生活的实现奠定了坚实基础。

随着技术的不断成熟与完善,脑机接口有望像互联网一样深刻改变人们的生活方式,开启人机交互的全新时代。

0 阅读:11

西西说科技

简介:感谢大家的关注