Science Robotics近日刊登CMU重大突破,无需手术,普通人就能用意念操控机械臂!

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导读

顶尖学术期刊《科学》旗下的Science Robotics本月19号登载了脑机接口(BCI)范畴的一项冲破功效。美国卡内基梅隆大学的贺斌传授率领其研究团队与明尼苏达大学合作,成功斥地出第一款非侵入式的意念掌握机械臂,可以一连跟踪随机活动的较量机光标。这项手艺将匡助浩瀚瘫痪患者和活动障碍患者大大提拔生活质量,也有望为通俗人群带来普遍的应用。





用意识掌握物体似乎一向是科幻片子中才会存在的超能力



其实,科学家们早已将这种超能力带到了我们的实际生活中。不外,成功掌握诸如机械臂之类设备的脑机接口手艺都要经由手术在人的脑部植入电极、芯片等。

 
史上首个成功的非侵入式意念掌握机械臂


如今,卡内基梅隆大学(CMU)生物医学工程系传授贺斌团队斥地出了一种可与大脑无创保持的脑机接口,能让人用意念掌握机械臂一连、快速活动。



▲用户使用BCI掌握机械臂不乱、一连追随移动的光标

 

据悉,在二维平面掌握光标移动的传统义务中,比拟非侵入式BCI,这种新型的BCI进修结果提高了近60%研究人员还斥地了一个更接近实际使用的情境,也就是由用户采用活动想象来一连追逐随机移动的光标,这个义务的进修成就提高了5倍以上

 

论文地址:

https://robotics.sciencemag.org/content/robotics/4/31/eaaw6844.full.pdf


有创和无创的脑机接口


保持人脑和机械的个中主要一步是获取电旌旗,首要分为有创和无创的脑机接口。



有创的脑机接口需要经由手术向头部植入电极来实现脑电旌旗的获取。如许做的优点就是能够直接从大脑皮层获守信息,能够避免神经旌旗因为远距离传输而衰减,经由这种手艺记录到的旌旗具有极高的信噪比和精巧的差别率。

 

今朝已经证实从脑植入电极感测到的旌旗来掌握机械人设备的精巧机能。

 

然则问题也很显着,首先就是植下手术过程中具有潜在的风险,其次,电极也很难正确的植入到对应的脑区,跟着时间的推移,电极也会被疤痕组织笼盖,如许神经旌旗就会大幅懦弱,需要从新植入。



无创脑机接口则不需要手术,直接从人的头皮外观记录神经旌旗,这种体式对人体损害小,并且相较于有创脑机接口,人类能够节约大量的练习时间。

 

这种体式的问题也很显着,因为是在脑外,获得的神经旌旗更轻易受到噪声的干扰,在强度上也远不若有创脑机接口。这是无创脑机接口急需解决的问题。


 

新功效的主要价格


这一次卡内基梅隆大学和明尼苏达大学的研究人员恰是在无创脑机接口范畴获得了冲破性的进展。经由使用新颖的传感和机械进修手艺,研究人员的设备可以接见大脑深处的旌旗,实现对机械人手臂的高差别率掌握。经由无创神经影像学和一种新颖的一连追踪范式,战胜了嘈杂的脑电旌旗,从而显著改善了基于脑电图的神经解码,并促进了实时一连的2-D机械人设备掌握。



迄今为止,这项手艺已经在68名身体健全的人体受试者身长进行了测试(每个受试者最多10次),包罗虚拟设备掌握和机械人臂的掌握,以便持续追踪。同时,这项手艺可直接适用于患者,团队规划在不久的未来进行临床试验。


科幻终将成为实际 


存眷过《挑战弗成能》的同伙,或者记得一名特别的渐冻症患者——王甲。他恰是使用了来自清华大学医学院神经工程团队带来的无创脑机接谈锋完成了弗成能的挑战。



王甲因为患上“渐冻症”,失去了几乎所有活动的机能,清华大学的神经工程团队为王甲打造了一款无创脑机接口打字系统,经由对视觉神经旌旗的解码来完成打字的义务。这从新竖立了王甲和这个世界的关联。

 

事实上,今朝的脑机接口手艺首要的方针人群是像王甲一般的残疾人,为他们尽或者的恢复与这个世界的关联。



在将来,脑机接口手艺也会走向通俗公共,解脱各类把持面板、鼠标、键盘,经由人的脑筋来直接掌握较量机和机械,这一定是脑机接口将来成长的偏向。正如卡内基梅隆大学生物医学工程系主任贺斌传授所说的:“这项手艺有朝一日或者成为匡助每小我的遍及辅助手艺,就像智妙手机一般。


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