天津大学脑-机接口最新成果闪耀第三届世界智能大会

发布时间:    2019-05-28 17:04
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2019年5月16日至19日,第三届世界智能大会在天津市梅江会展中心召开,天津大学神经工程团队的脑-机接口系列最新研究成果在会上精彩亮相。

 

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5月17日,全球首款脑机接口专用芯片“脑语者”在第三届世界智能大会正式发布。“脑语者”由天津大学和中国电子信息产业集团联合研发,拥有完全自主知识产权。

 

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“脑语者”系列芯片具有“精解码、高指令、快通讯、强交互“四大优势,采用高度集成的单芯片SOC FPGA方案,突破了传统非侵入式BCI信号采集处理的诸多瓶颈。据九三学社天津市委常委、天津大学医学工程与转化医学研究院院长、天津神经工程国际联合研究中心主任明东教授介绍,“这款芯片可以识别出头皮脑电中极微弱的神经信息,高效计算解码用户操作指令,极大提升大脑与机器之间的通讯效率,拓展功能充分满足日常交流需求,让脑机交互设备真正成为使用者的 ‘第三只手’。”明东表示,“脑语者”有望为脑-机交互技术走向民用化、便携化、可穿戴化及简单易用化开辟道路。

 

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5月18日,在第三次世界智能大会主论坛闭幕式上,明东教授带领神经工程团队现场展示了自主研发的具有当前最大在线控制指令集的视觉型脑-机接口系统,并介绍了这种颠覆性创新技术的工作原理。现场受试者借助这套全键盘高速脑机交互设备,成功打出了:“Welcome to the 3rd WIC”,引发在场嘉宾观众赞叹不已。

基于头皮脑电控制的BCI系统具有安全、便捷、高效等特点,是目前最为广泛的研究方式。但是,由于指令数量与解码速度之间的制约关系,大指令集高效编解码一直是视觉型脑-机接口亟待突破的关键核心技术之一。这套由天津大学团队自主研发的大指令集高速无创脑-机接口系统,采用混合编码策略,在脑-机接口领域首次突破百像元级脑电编解码技术瓶颈,创造了迄今为止头皮脑电BCI最大指令集在线控制的世界记录。

 

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系统通过创立超短SSVEP(200ms)和P300脑电波高效融合范式,设计时-频-相混合编码的视图脑-机交互信息策略,采用先进的机器学习算法,对极微弱脑电特征进行了精细分辨与快速解码,输出一个指令仅用1.7s,控制指令数高达108像元,实现了真正意义上的全键盘脑控字符拼写。该超大指令集高速混合BCI系统有望大幅扩展脑控技术的应用范围,可显著提高视觉型脑-机系统的灵活性,具有广阔的应用前景和优势。

 

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明东带领的天津大学神经工程团队长期从事新一代脑-机交互基础理论与关键技术方面的研究工作,陆续设计出“神工”系列人工神经康复机器人系统并在多地三甲医院开展临床测试,受益卒中患者数千例,有力推动了新兴的脑-机交互技术在临床康复工程领域的发展与应用。团队与中国航天员中心合作,设计研制了空间站在轨脑-机交互技术试验系统用于2016年我国“天宫二号”和“神舟十一号”载人飞行任务,成功完成国际首次脑-机交互空间适应性测试,为我国载人航天工程的新一代人机交互系统提供了关键科学依据与技术支撑。

(天津大学医科建设办公室)


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