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2025年01月24日 星期五

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BMI技術(shù):用意念驅(qū)動(dòng)機(jī)械

  通過(guò)讀取大腦的活動(dòng),讓大腦變?yōu)椤拜斎肫骷?,不用?dòng)手,就能操作裝置和機(jī)械——這種技術(shù)叫作“BMI(腦機(jī)接口)”。為了使人類的大腦成為新的“輸入器件”, BMI技術(shù)的開(kāi)發(fā)正在不斷推進(jìn)。

  早前,日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所曾研制出一種用于重度運(yùn)動(dòng)障礙患者與外界交流的小型便攜裝置。該裝置通過(guò)檢測(cè)患者的腦電波,解讀其想法,幫助那些說(shuō)話、寫字困難的患者提高生活質(zhì)量。現(xiàn)在,日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所決定將于2015年夏季在筑波大學(xué)附屬醫(yī)院開(kāi)始對(duì)BMI技術(shù)進(jìn)行臨床驗(yàn)證。

  據(jù)悉,日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所從2000年就啟動(dòng)了相關(guān)研究,通過(guò)加入過(guò)濾噪聲的裝置,提高了識(shí)別精度。腦電波儀也從形似游泳帽,常被吐槽“壓得太陽(yáng)穴疼”的初期款式,進(jìn)化到了像自行車頭盔一樣的形狀。在易用性方面,也在逐步靠近實(shí)用。

  但在內(nèi)嵌電極和升級(jí)腦電波儀后,價(jià)格最低也要幾十萬(wàn)日元。為此,以提供半導(dǎo)體測(cè)試服務(wù)為主業(yè)的Tera Probe公司,把研發(fā)目標(biāo)鎖定在了成本為幾萬(wàn)日元的實(shí)用化設(shè)備上。

  Tera Probe先行技術(shù)開(kāi)發(fā)室長(zhǎng)古京直也介紹說(shuō),當(dāng)使用者看到以人眼察覺(jué)不到的速度無(wú)序閃爍的文字時(shí),根據(jù)腦電波某個(gè)部分表現(xiàn)出的變化,可以確定使用者看的是哪個(gè)字。

  日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所與Tera Probe公司都是把外部“刺激”作為解讀腦電波的鑰匙,而金澤工業(yè)大學(xué)的中澤實(shí)教授正在啟動(dòng)利用人的“意念”操作機(jī)械的技術(shù)。

  目前,中澤實(shí)教授利用腦海中浮現(xiàn)出“1”和“2”的“形狀”時(shí)發(fā)出的腦電波的波形,成功實(shí)現(xiàn)了利用“意念”操作輪椅:佩戴耳機(jī)的學(xué)生坐上電動(dòng)輪椅,進(jìn)入沉思。不一會(huì)兒,電動(dòng)輪椅就自己駛向了目的地——洗手間。

  中澤實(shí)教授通過(guò)積累腦電波的波形,正在為更細(xì)致地解析思考的內(nèi)容進(jìn)行研究。今后將力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)“只要想到‘洗手間’,就能前往洗手間的電動(dòng)輪椅”。

  當(dāng)然,除了腦電波,還有利用其他指標(biāo)捕捉大腦活動(dòng)的方法。其中,島津制作所提出的根據(jù)“血液含氧量”檢測(cè)大腦活動(dòng)狀態(tài)的“近紅外分光光度法(NIRS)”,就已經(jīng)在抑郁癥診斷輔助裝置等產(chǎn)品中投入實(shí)用。

  相比前面提到的腦電波儀,通過(guò)捕捉血液含氧量的變化,可以更詳細(xì)地讀取大腦在產(chǎn)生“想開(kāi)空調(diào)”等想法時(shí)的活動(dòng)狀態(tài)。NIRS裝置的反應(yīng)速度約為5秒,雖然比只需不到1秒的腦電波儀慢,但在減少誤識(shí)別上優(yōu)勢(shì)明顯。因此,國(guó)際電氣通信基礎(chǔ)技術(shù)研究所(ATR)把島津制作所的NIRS與腦電波儀組合,正在研究只通過(guò)大腦活動(dòng),就能完成操作家電等室內(nèi)的各項(xiàng)動(dòng)作。

  盡管分析技術(shù)日新月異,但研究人員都表示“盡管如此,人類的大腦依然充滿了尚未解開(kāi)的謎團(tuán)”,而實(shí)用化雖然也面臨許多課題。不過(guò),BMI技術(shù)的研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)趨于白熱化。(佐藤浩實(shí))

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