意念控物——让科幻变成现实

在电影《阿凡达》中，科学家利用人类的DNA和潘多拉星球的“纳威人”DNA相融合，人工培训出了阿凡达，再利用人的意识对其进行操控，让已经残疾的男主人公得以“变身”，开启了在外星球上的新生活......

科幻电影中的场景，代表了人类对科技发展的无限向往和追求，科学家们也在努力让梦想变成现实：在西北工业大学神经信息实验室的现场，研究人员看着眼前闪烁的电脑屏幕，心中一个念头闪过，不远处的四架无人机就自动完成了编队，下一秒这几架无人机又齐刷刷地做了个原地翻滚的动作......这就是西北工业大学谢松云教授团队对于“意念控物”的最新研究成果。

谢松云教授解释道，电脑屏幕上闪烁的方块看似一模一样，其实它们各自拥有着不同的频率，同时每个频率都对应着一个无人机编队的动作指令，频率闪烁刺激人的视觉后，大脑会产生对应的脑电波特征，脑电波特征经编码转化为控制信号，从而就可以实现对无人机动作变换的控制，也就是所谓的“意念控物”。

据谢松云介绍，脑控主要是通过采集脑电波，然后用计算机对脑电波进行分析解码，转换为控制信号，进而实现对“事物”的控制，这些“事物”可以是设备装置，将来甚至可能是生物体。而要想实现高质量的控制，最关键、难度最大的就是对脑电波的提取、分类与识别，也就是所谓“脑功能特征”的提取，通俗一点讲就是需要知道大脑想要做什么，不同的脑电波代表着不同的“诉求”，将不同的“诉求”分类提取，至关重要。

▲谢松云教授带领学生开展科研工作。受访者供图

经过二十余年的不懈努力，谢松云团队研发出了多种诱发模式相结合的脑控技术，目前已经可以做到3种诱发模式、多种脑特征的提取与识别，团队也因此先后取得了一系列国家发明专利和重要成果：在实用化脑控技术方面，2012年研发了视觉刺激诱发的脑控模型车系统；2014年研发了少导联便携式脑控抓取式机器人；2016年又完成了多模式诱发刺激下的脑控无人机系统，可通过事件想象、 视觉刺激、眨眼等诱发模式，控制脑控无人机绕杆、完成8字飞行 ，复杂任务完成率达86.5%。在此基础上，团队又将脑控技术与人工智能相结合，研发了脑机协同技术，于2018年完成了手脑机协作的勘察无人车项目，2019年实现了脑机协同无人机编队智能控制， 2021年又研发了脑机协同机械臂智能控制系统。

同时，在2020年，团队通过创新研发的人机融合认知与决策技术，成功实现了人机融合控制的无人车安全避障。“这项成果很有应用价值，现在很多汽车都有辅助驾驶功能，但是遇到无法识别的障碍物或者一些突发状况后，意外事故还是有可能会发生，将来车机辅助再加上人脑控制后，就可以充分发挥了发挥人脑快速认知与人工智能快速处理的各自优势，从而实现更安全的自动驾驶了。”谢松云说。

▲虚拟现实环境下脑机技术 —— 无人机路径规划。受访者供图

近些年，谢松云团队更加注重于开发虚拟现实环境下的脑机技术，例如虚拟环境下脑机协同无人机编队控制、虚拟环境下驾驶员状态监测等。他们将无人机飞行仿真技术和脑控技术结合在一起，利用VR/AR技术建立逼真度高、适合无人机群在复杂背景中的人机融合智能控制仿真演示，该成果对未来的脑控无人机技术的研发提供了一个功能强大的研究和验证平台。

谢松云教授表示，一旦突破了脑特征采集分析这个核心技术，会令控制的物品多样化，那时，便是脑控真正走向广泛应用的时候，而离我们最近的是无人驾驶、医疗辅助、助老助残、游戏娱乐、教育培训、救灾救援等多个领域。“比如瘫痪在床的残疾人，将来可以通过脑控机器人来提高他的生活质量；通过虚拟驾驶模拟系统，可以对汽车、舰船、飞机等驾驶人员进行科学培训和监测，提高交通安全；或者应用到娱乐方面，可以通过VR或者AR的脑机融合去意念控制虚拟现实，为玩家提供更加沉浸式的体验，类似于电影《阿凡达》中的场景，也一定会在未来的某一天，真正走进我们的生活。”谢松云说。

来源：脑机接口社区 

 

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