环球热头条丨西工大教授解读西安“八项重点工作”中的脑科学
来源:华商网 发布时间:2023-02-24 21:40:23

近期,西安《2023年八个方面重点工作任务分工推进方案》印发,其中说到着力壮大支柱产业和新兴产业,稳步加快新兴产业壮大成势,制定新兴产业发展三年行动方案,其中提到脑科学等一批未来产业。

西安脑科学技术发展到了什么阶段?这一领域状况如何?

2023年2月22日,华商报记者专访了西北工业大学电子信息学院谢松云教授(从事脑科学和人工智能交叉研究二十多年的学者),了解了它的现状和未来。


(相关资料图)

>>现场感受

无人机编队飞行控制:

给个眼神,无人机队伍就“翻个跟头”

在2018年华商报记者曾探秘西北工业大学团队研发的脑控技术。谢松云教授所带领的神经信息团队在该领域取得了重大突破。操作者盯着屏幕上的灯,机器人就会动;大脑进行想象就能控制无人机左右运动;原理为系统检测到脑电波后转化为控制信号,实现脑控。

2023年2月22日,华商报记者再访谢松云教授,现场感受了脑科学研究中的新技术:无人机编队飞行控制、虚拟驾驶中驾驶员注意力检测。

现场,五架无人机并排排列等待“命令”,操作者头戴“脑电帽”,对着视觉刺激装置,装置上有9个LED灯闪烁,操作者通过注视不同的闪烁灯、脑中的想象,无人机编队即可完成不同的动作。五架无人机飞起来后,队形时而交错,时而翻跟头,很有气势。

原理是什么?谢松云介绍:“人脑控制时,脑电波检测易出现不稳定的状况,人脑也容易疲劳,所以采用人机协同控制,系统会更稳定。视觉刺激装置上,对应不同的频率提前设置了无人机不同的队形变换,频率闪烁刺激视觉后,大脑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,从而实现对无人机队形变换的控制。”

通俗地讲,可以把闪烁的LED灯视为按钮,对按钮不再需要用手控制,而是眼睛看着、大脑想象,选择哪一个按钮,就会实现按钮所对应的技术功能。其中的关系为频率——人脑——解码——编码——控制。

“无人机编队在不同的环境下,通过人脑控制,可以完成无法预先规划的飞行任务,这项技术也可用于无人机避障和路径规划等。”谢松云教授说。

此外,还有脑机协同机械臂智能控制,就是通过上述原理,“指挥”机械臂对物品拿起、放下、交换、撤销,可用于残疾人辅助设施等。人脑意念支配的虚拟超市,人通过注目、大脑想象,就可选定物品。

虚拟驾驶中驾驶员注意力检测:

开车有没有分心?系统比你更先知道

操作者戴着“脑电帽”,手中拿着“方向操作器”,电脑屏幕上显示车辆在道路上行驶的画面,“脑电帽”将检测到脑电波投射到另一个电脑屏幕,从而掌握操作者的注意力情况。这时,操作者的角色等同于一辆汽车上的驾驶员。

谢松云教授介绍:“这套系统可以监测驾驶员在开车时是否注意力集中,通过检测脑电波,系统可以比驾驶员本人更早‘意识’到他有没有分心,帮助驾驶员安全行车。这项技术还可以用于睡眠监测、情绪监测、记忆力改善等。”

操作者卸下“脑电帽”时,华商报记者看到他头发上粘着类似发胶的导电膏,“导电膏可以减少人体阻抗,帮助系统对脑电波进行更精准的检测。”谢松云教授说。

>>对话脑科学专家

西工大学谢松云教授

华商报记者:近年来您带领的团队在脑科学研究方面最大的进展是什么?

谢松云教授:人机融合技术。因为靠人脑主动控制存在信号不稳定、反应慢等问题,所以将人脑的快速认知能力与人工智能能的快速计算能力相融合,建立人机统一的新的智能体,是目前脑科学和人工智能交叉研究的重点方向。

通过将脑电和眼动等人体生物特征与人工智能技术相融合,我们建立了人机融合决策模型,提高了无人机、无人车的避障性能。通俗地讲,比如,在无人机或无人车行驶时,单纯使用人工智能,对于一些障碍物或路面危险是无法检测到从而进行躲避的,但将人对突发状况的下意识反应通过脑电和眼动等检测提取出来,与人工智能的决策与控制系统相融合,无人机或无人车就会成功避开危险,安全行驶。

华商报记者:国内外脑科学研究成果产业化情况如何?

谢松云教授:发达国家在脑科学的研究起步比我国早,相关研究投入力度大。从全球看,部分脑科学的研究成果已经产业化,进入实际应用领域,比如脑机接口,也就是脑功能检测设备,主要应用在医疗领域,用于多种疾病的检查治疗。我国国内有研究团队生产的侵入式脑电图仪已远销欧洲。

大多数研究成果也仍在实验室阶段,需要进一步推进产业化,因为需要非常大的投入,另外,脑科学是一门交叉学科,涉及神经生物学、心理学、电子、信息、计算机、数学、伦理学、哲学等,非常复杂,大脑的不确定性较多,系统的稳定性还需要时间去研究和完善。

医疗领域的应用中,脑机接口使用的脑电信号采集方式有侵入式和非侵入式等,侵入式就是通过医疗手段,把仪器装入患者颅内,仪器可以精准地感应到神经元活动,从而精准地获取脑电波,最后用脑电图显示出来,这种方式需要专业医生的开颅手术才能完成,对患者造成一定的损伤,目前多用于比如癫痫患者等临床治疗;非侵入式就是把仪器装在患者颅外,对人体没有伤害,但缺点是获取的脑电信号微弱,精准度相对低。

华商报记者:脑科学研究成果在现实中还有哪些应用?

谢松云教授:脑科学涉及多个专业领域,又和多个学科交叉,相互作用、相互促进,对于有的应用是直接作用,有的是间接作用。上述我们讲的“脑控”,通俗地讲,可以理解为对一些按键,之前我们用手按,现在用脑意识按。

目前,已用于对多动症儿童的治疗,举例说明:系统研发了一朵花,设定了开花等动作,患者戴上相应的设备,看着这朵花,假使想让这朵花开花,当设备收集到患者集中注意力产生的脑电波后,就会通过程序,产生类似给花浇水等作用,让花慢慢成长开放,而这一过程可以让患者注意力集中,从而达到治疗的目的。另外,在电子游戏中,体验者在额头贴一个脑电级,用同样的原理,体验者可以用脑意识“指挥”,控制比如赛车游戏中加速等某一个动作,增强游戏体验感。

需要注意的是,“脑机交互”是一个双向作用,上述我们讲的是用“脑“控制“机”,即人脑输出,同“机”也可以刺激“脑”。这样的反向刺激目前在医院临床已用于癫痫病的治疗,用研发出来的系统,刺激患者的大脑神经元,比如杀死错误的神经元,激活有功能的神经元,从而让患者病情得到改善,这些均需要专业医院专业医疗团队进行操作。

同样的原理,也可以用于对抑郁症、失眠症、老年痴呆症的治疗,这类疾病的产生均与脑神经有关。研发出来的系统,通过反向刺激脑神经元,可以让神经元变得积极起来,使人开心起来。改善睡眠、改善痴呆症也是同样的原理。畅想一下,也许将来,就会有让人开心、催人睡眠、唤醒人记忆的智能产品。

助老设备、残疾人辅助设备,采用了“脑”控制“机”的原理,可以成为老年人、残疾人的生活好帮手。这类设备适用于大脑健康的人群,但设施成本大,脑电波采集方式需要更优化,目前基本还处于试验阶段。

华商报记者:西安脑科学发展如何?有什么优势?

谢松云教授:西安的脑科学发展是有优势的,高校、研究所、企业之间合作密切,在相关技术和产学研方面都有优势,目前科研成果位于全国前列。陕西有脑科学联盟,多家单位经常在一起交流、讨论、合作,促进发展,互不冲突。不同研究背景的单位各有所长,西北工业大学起步早,擅长多模态脑电特征提取和人机融合无人机系统控制,有部分高校主攻残疾人辅助设施控制,科研成果更多用于临床医学等。

西安在脑科学方面起步早,有多方面的研发和应用,技术力量和积累雄厚,有政府的推动,一定会大大加速脑科学的进展。

华商报记者:脑科学研究成果可用于哪些领域?

谢松云教授:可用于非常广泛的领域,我国老龄化已来临,脑科学将会对助老设备起到很大作用,此外,还可以用于残疾人辅助设备、医疗、无人驾驶、工业、救援救灾、教育、服务机器人产业、娱乐等领域,相信未来有广阔的前景。人工智能已经开始进入现实,脑科学研究成果的转化和落地,将实现人机协同乃至人机融合,可以使技术更精准更有效地为人类服务。目前,国家和陕西省对脑科学的发展非常重视,从资金、人才引进、产学研结合、成果转化等方面投入了相当大的支持,建议西安在这方面的发展可以更大胆一些,步子迈得更大一些。

华商报记者 任婷/文 强军/图

关键词: 西北工业大学

上一篇:

下一篇:

猜你喜欢

环球热头条丨西工大教授解读西安“八项重点工作”中的脑科学

环球热头条丨西工大教授解读西安“八项重点工作”

近期,西安《2023年八个方面重点工作任务分工推进方案》印发,其中说到着力壮大支柱产业和新兴产业...更多

2023-02-24 21:40:23
开发商挪用监管账户中6亿元资金 金科博翠天宸项目停工交付延期|全球报资讯

开发商挪用监管账户中6亿元资金 金科博翠天宸项

购房者李先生怎么都想不明白,他就是相信监管部门能保证监管账户中的资金能用于项目建设才买了这个...更多

2023-02-24 20:45:16
全球今亮点!点亮品牌之光 彰显榜样力量 2022宝鸡“品牌强市盛典•民营经济年度人物”表彰大会举行

全球今亮点!点亮品牌之光 彰显榜样力量 2022宝

2月24日下午,2022宝鸡“品牌强市盛典•民营经济年度人物”表彰大会在市区万福国际酒店举行。近年来...更多

2023-02-24 20:53:45
热点!211种药品纳入陕西省特药管理范围

热点!211种药品纳入陕西省特药管理范围

此次调整未纳入特药管理范围的协议期内谈判药品按照常规乙类管理。此前已完成调出药品特药备案手续...更多

2023-02-24 21:04:32
世界消息!【文化观察】宝鸡年轻人玩转文娱新行当

世界消息!【文化观察】宝鸡年轻人玩转文娱新行当

剧本游戏、手工创作——宝鸡年轻人玩转文娱新行当近两年来,在我市的许多地方,涌现出了年轻人的各...更多

2023-02-24 20:42:13
豫陕多地空气质量报警,环境部两部长暗访找原因:环球播报

豫陕多地空气质量报警,环境部两部长暗访找原因:

中国青年报客户端北京2月24日电(中青报·中青网记者张艺)2月21日至22日,生态环境部副部长赵英民...更多

2023-02-24 20:59:16
榆阳法院拍卖榆阳区新建北路荣民购物商厦房产份额,38万元起拍!

榆阳法院拍卖榆阳区新建北路荣民购物商厦房产份额

3月27日至3月28日,榆林市榆阳区法院将在淘宝网公开拍卖榆林市榆阳区新建北路89号荣民购物商厦1幢3...更多

2023-02-24 19:53:38
全球热推荐:榆阳法院拍卖榆林高新区泰发祥·中梁首府房产一处,144万元起拍!

全球热推荐:榆阳法院拍卖榆林高新区泰发祥·中梁

3月20日至3月21日,榆林市榆阳区法院将在淘宝网公开拍卖榆林高新区汇通路泰发祥·中梁首府37号3幢3...更多

2023-02-24 20:04:06
榆阳法院拍卖北京现代牌小型轿车一辆,2万元起拍!

榆阳法院拍卖北京现代牌小型轿车一辆,2万元起拍

3月9日至3月10日,榆林市榆阳区法院将在淘宝网公开拍卖陕K6514F北京现代牌小型轿车一辆。拍卖信息拍...更多

2023-02-24 19:55:26
天天实时:长安银行商洛分行召开2023年工作会议暨二届三次职工(会员)代表大会

天天实时:长安银行商洛分行召开2023年工作会议暨

商洛新闻网讯:2月22日,商洛分行召开2023年工作会议暨二届三次职工(会员)代表大会,贯彻落实总行...更多

2023-02-24 19:51:28

© 2012-2020 财经快报网 版权所有

网站联系邮箱:435 227 67@qq.com

琼ICP备2022009675号-3