根據(jù)媒體報(bào)道，來(lái)自卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的一組研究人員與明尼蘇達(dá)大學(xué)合作，在無(wú)創(chuàng)機(jī)器人設(shè)備控制領(lǐng)域取得了突破。研究人員利用無(wú)創(chuàng)的腦機(jī)接口（BCI）成功的開(kāi)發(fā)出了第一款精神控制機(jī)器人手臂，它已經(jīng)具有連續(xù)跟蹤計(jì)算機(jī)光標(biāo)的能力。所謂的無(wú)創(chuàng)BCI接口，就是腦部在沒(méi)有植入芯片的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部機(jī)器人裝置的控制。
不需要在腦部植入芯片，就能通過(guò)思想控制機(jī)器人裝置，這可以說(shuō)是一個(gè)偉大的突破，未來(lái)應(yīng)用前景廣闊，特別是有益于那些癱瘓患者和運(yùn)動(dòng)障礙患者的生活。
在此之前，KUKA機(jī)器人示教器維修，科學(xué)家們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通過(guò)侵入式BCI（腦部植入芯片）感應(yīng)大腦信號(hào)，控制機(jī)器人設(shè)備，而且操控性能良好，已經(jīng)可以用于完成各種日常任務(wù)。但這一切都需要在腦部植入芯片才能實(shí)現(xiàn)，除去技術(shù)人員以外，還需要大量的醫(yī)學(xué)和外科專(zhuān)業(yè)知識(shí)才能正確安裝和操作，同時(shí)還將面臨高昂的成本和潛在的風(fēng)險(xiǎn)，因此一直未在臨床中大規(guī)模使用。
對(duì)于研究人員來(lái)說(shuō)，庫(kù)卡機(jī)器人，BCI研究的一大挑戰(zhàn)是開(kāi)發(fā)侵入性較小甚至完全無(wú)創(chuàng)的技術(shù)，使癱瘓患者能夠利用自己的“思想”控制機(jī)器人設(shè)備的動(dòng)作。如果這種非侵入性BCI技術(shù)能獲得成功，對(duì)于眾多癱瘓和運(yùn)動(dòng)障礙的人來(lái)說(shuō)是一個(gè)福音。
然而，使用無(wú)創(chuàng)BCI接口實(shí)現(xiàn)這一切將比使用植入芯片的BCI困難很多，因?yàn)榉乔秩胄缘耐獠總鞲衅鞑杉降哪X部信號(hào)容易受到外界干擾、分辨率更低、控制更不容易達(dá)到精確。盡管如此，無(wú)創(chuàng)BCI的研究人員還是取得了重大進(jìn)展，他們關(guān)注的是一種可以造福世界各地患者的無(wú)創(chuàng)技術(shù)。
在使用植入芯片的BCI取得成功的背景下，KUKA機(jī)器人示教器維修，實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)BCI才是最終目標(biāo)。神經(jīng)解碼的進(jìn)步和無(wú)創(chuàng)機(jī)器人手臂控制的實(shí)用性將對(duì)非侵入性神經(jīng)機(jī)器人的最終發(fā)展產(chǎn)生重大影響。
研究人員利用新穎的傳感和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大腦深處的信號(hào)的訪(fǎng)問(wèn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人手臂的高分辨率控制。通過(guò)無(wú)創(chuàng)神經(jīng)成像和一種新穎的連續(xù)追蹤模式，克服了嘈雜的腦電波信號(hào)，顯著改善了基于腦電圖的神經(jīng)解碼，促進(jìn)了實(shí)時(shí)連續(xù)的機(jī)器人設(shè)備控制。
使用無(wú)創(chuàng)BCI來(lái)控制在計(jì)算機(jī)屏幕上跟蹤光標(biāo)的機(jī)器人手臂，這是這種技術(shù)第一次在人類(lèi)受試者身上展示。才開(kāi)始時(shí)非侵入式BCI對(duì)機(jī)器人手臂的控制還有些生澀，現(xiàn)在它已經(jīng)能驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手臂順暢而連續(xù)的追蹤計(jì)算機(jī)光標(biāo)。
研究團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)新的框架，通過(guò)加強(qiáng)受試者參與度和計(jì)算機(jī)的“學(xué)習(xí)”，以及通過(guò)腦電圖源成像的無(wú)創(chuàng)神經(jīng)數(shù)據(jù)的空間分辨率，解決和改進(jìn)BCI的“大腦”和“計(jì)算機(jī)”組件。這項(xiàng)研究成果表明，這種方法不僅使傳統(tǒng)中心輸出任務(wù)型的BCI學(xué)習(xí)能力提高了近60%，而且使對(duì)計(jì)算機(jī)光標(biāo)的連續(xù)跟蹤能力提高了500%以上。
該技術(shù)還有一些應(yīng)用，可以通過(guò)各種安全而無(wú)創(chuàng)的“精神控制”設(shè)備幫助更多的人，可以讓人們與環(huán)境進(jìn)行交互和控制。迄今為止，該技術(shù)已經(jīng)在68個(gè)健全的人類(lèi)受試者中進(jìn)行了測(cè)試，包括虛擬設(shè)備控制和機(jī)器人手臂的控制。研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在不久后，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行臨床試驗(yàn)。
研究人員介紹說(shuō)：盡管無(wú)創(chuàng)BCI技術(shù)還存在諸多挑戰(zhàn)，但我們以實(shí)現(xiàn)人們從這種安全和經(jīng)濟(jì)的技術(shù)中受益為目標(biāo)。這項(xiàng)工作代表了無(wú)創(chuàng)BCI技術(shù)邁出的重要一步，有朝一日它會(huì)成為十分普遍的輔助技術(shù)。
總結(jié)：較早的精神控制設(shè)備需要在大腦中植入芯片才能實(shí)現(xiàn)；最新的精神控制設(shè)備是無(wú)創(chuàng)的，不需要植入芯片就能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人手臂的控制；無(wú)創(chuàng)BCI更容易受到干擾，因此難度更大；如果獲得最終成功，將造福世界。