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2019Techo 开发者大会|腾讯优图实验室郑冶枫:科幻电影之外的脑机接口技术探索

2019 年 11 月 12 日

2019Techo开发者大会|腾讯优图实验室郑冶枫:科幻电影之外的脑机接口技术探索

11 月 6-7 日,由腾讯云发起的首届 Techo 开发者大会在北京举行,邀请海内外 150 位行业专家围绕前沿技术发展进行解读,聚集 5000 名开发者参与技术交流和探讨,旨在通过汇聚全球顶尖行业专家和技术爱好者,搭建一个开放、中立、活跃的技术交流平台。在前沿技术探索 X 论坛上,腾讯优图实验室总监郑冶枫带来了题为《脑机接口:揭开科幻表象,探索科学真相》的演讲,对近期大热的脑机接口的实现方式和应用场景进行了分享。



(腾讯优图实验室总监 郑冶枫)


“预计 2020 年,全球脑机接口市场将达到 14.6 亿美元。”据郑冶枫博士介绍,脑机接口未来将有广阔的应用场景,在医疗健康领域,不仅能预防老年痴呆疾病,还能应用于癫痫、睡眠障碍、自闭症等疾病的诊断,以及脑卒中的神经反馈康复训练;在通讯控制领域,这一技术的应用能够实现意念控制机器人、无人机;还能应用于游戏娱乐、教育科技、智能家居等领域。


揭开科幻表象,应用场景广泛的脑机接口

对于大部分人来说,脑机接口是一个陌生的词汇,脑机接口究竟是什么?


“脑机接口就是人或动物与外部设备间创建的用于信息交换的新型交互方式。”郑冶枫博士介绍,目前的脑机接口技术主要分为两种类型:侵入式和非侵入式。侵入式脑机接口通过外科手术将电极植入大脑皮层,直接读取脑神经信号,信号强,空间分辨率高,但是长期植入的电极可能引起感染;非侵入式脑机接口则采用体外读取脑电图/脑磁图/功能性磁共振成像的方式进行工作,信号噪声大,空间分辨率低,但是无创的方式适用于健康人群。


目前,脑机接口技术广泛运用于疾病诊断、脑认知、智能家居、军事、娱乐、教育、康复机器人以及助老助残等领域,并逐渐扮演着越来越重要的角色。随着这一技术的进一步普及,有望在我们的生活中扮演着更加重要的角色。



(脑机接口的应用方向)


那么,脑机接口具体是如何实现的呢?演讲中,郑冶枫博士通过稳态视觉诱发电位(SSVEP)、运动想象、P300 三个有趣的实验范式介绍了脑机接口的实现方式和应用场景。


简单说来,通过稳态视觉诱发电位技术,残障人士可以使用双眼盯着“遥控器”上的某一个闪烁的图标,实现通过双眼控制其他设备的效果;运动想象则可以被搭载于与机甲类似的脑控外骨骼上,在这一实验范式的帮助下,残障人士能够实现在机器辅助下的自由行动,从而有效扩大他们的生活半径;P300 实验范式的常见应用是意念打字,在这一实验范式的助力下,更多与霍金有着类似情况的人有望获得更加流畅的输入体验。


临床医疗+防疲劳驾驶,腾讯优图的脑机接口技术探索

脑机接口技术在医疗场景中有广泛的应用前景。据郑冶枫博士介绍,在临床方面,部分脑卒中患者的控制能力较弱,只有眼睛能够较为自如运动,脑机接口技术的应用,能够有效提升脑卒中患者的生活质量。


除了医疗场景外,脑机接口技术还能应用于疲劳驾驶监测中,成为疲劳评估的一种有效手段。腾讯优图的研究员们通过模拟驾驶环境,采集 8 名受试者从正常状态过渡到疲劳状态的脑电信号,实现了对疲劳驾驶高达 97%的分类正确率。这项应用有望部署于便携式脑电设备中,通过实时监视驾驶者疲劳状态,一定程度上减少由疲劳驾驶所导致的交通事故。


作为腾讯旗下顶级的人工智能实验室,腾讯优图联合海内外高校(香港中文大学和天津大学)利用深度学习和领域自适应等先进技术在脑机接口领域展开研究和探索,已经有两篇论文被 IEEE 期刊接收,还有多篇论文在审稿中。目前,腾讯优图在脑机接口方面的工作主要集中在四个方面:运动想象分类、稳态视觉诱发电位分类、疲劳驾驶监视、和基于体表肌电信号的手势识别。


技术研究不断深入的同时,腾讯优图还与医院康复科展开了深度合作,在多感知交互大脑可塑性以及康复期不同阶段的脑控运动两个领域开展研究,有望更广泛地运用于临床实验从而造福于更广大的患者。


目前,包括 Elon Musk 名下的 Neuralink 公司、Facebook、美国卡内基梅隆大学 &明尼苏达大学在内的多家科技公司及高校均在脑机接口领域展开了深入的研究并收获了丰硕的成果。


“未来,我们将继续攻坚脑机接口这一领域,并积极与医院展开合作,推动这一技术的落地应用。”郑冶枫博士表示,随着脑机接口技术的进一步发展,无论是肢体有恙的患者还是肢体健康的正常人,都有望获得更为方便快捷的脑机体验。


2019 年 11 月 12 日 20:001058

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