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  • 史无前例 第一个纯精神控制的机器人手臂 无任何脑部植入芯片

      根据媒体报道,来自卡内基梅隆大学的一组研究人员与明尼苏达大学合作,在无创机器人设备控制领域取得了突破。研究人员利用无创的脑机接口(BCI)成功的开发出了第一款精神控制机器人手臂,它已经具有连续跟踪计算机光标的能力。所谓的无创BCI接口,就是脑部在没有植入芯片的情况下,实现对外部机器人装置的控制。
     
      不需要在脑部植入芯片,就能通过思想控制机器人装置,这可以说是一个伟大的突破,未来应用前景广阔,特别是有益于那些瘫痪患者和运动障碍患者的生活。
     
      在此之前,科学家们已经实现了通过侵入式BCI(脑部植入芯片)感应大脑信号,控制机器人设备,而且操控性能良好,已经可以用于完成各种日常任务。但这一切都需要在脑部植入芯片才能实现,除去技术人员以外,还需要大量的医学和外科专业知识才能正确安装和操作,同时还将面临高昂的成本和潜在的风险,因此一直未在临床中大规模使用。
     
      对于研究人员来说,BCI研究的一大挑战是开发侵入性较小甚至完全无创的技术,使瘫痪患者能够利用自己的“思想”控制机器人设备的动作。如果这种非侵入性BCI技术能获得成功,对于众多瘫痪和运动障碍的人来说是一个福音。
     

     
      然而,使用无创BCI接口实现这一切将比使用植入芯片的BCI困难很多,因为非侵入性的外部传感器采集到的脑部信号容易受到外界干扰、分辨率更低、控制更不容易达到精确。尽管如此,无创BCI的研究人员还是取得了重大进展,他们关注的是一种可以造福世界各地患者的无创技术。
     
      在使用植入芯片的BCI取得成功的背景下,实现无创BCI才是最终目标。神经解码的进步和无创机器人手臂控制的实用性将对非侵入性神经机器人的最终发展产生重大影响。
     
      研究人员利用新颖的传感和机器学习技术,实现了对大脑深处的信号的访问,实现了对机器人手臂的高分辨率控制。通过无创神经成像和一种新颖的连续追踪模式,克服了嘈杂的脑电波信号,显着改善了基于脑电图的神经解码,促进了实时连续的机器人设备控制。
     
      使用无创BCI来控制在计算机屏幕上跟踪光标的机器人手臂,这是这种技术第一次在人类受试者身上展示。才开始时非侵入式BCI对机器人手臂的控制还有些生涩,现在它已经能驱动机器人手臂顺畅而连续的追踪计算机光标。
     

     
      研究团队建立了一个新的框架,通过加强受试者参与度和计算机的“学习”,以及通过脑电图源成像的无创神经数据的空间分辨率,解决和改进BCI的“大脑”和“计算机”组件。这项研究成果表明,这种方法不仅使传统中心输出任务型的BCI学习能力提高了近60%,而且使对计算机光标的连续跟踪能力提高了500%以上。
     
      该技术还有一些应用,可以通过各种安全而无创的“精神控制”设备帮助更多的人,可以让人们与环境进行交互和控制。迄今为止,该技术已经在68个健全的人类受试者中进行了测试,包括虚拟设备控制和机器人手臂的控制。研究团队计划在不久后,对该技术进行临床试验。
     
      研究人员介绍说:尽管无创BCI技术还存在诸多挑战,但我们以实现人们从这种安全和经济的技术中受益为目标。这项工作代表了无创BCI技术迈出的重要一步,有朝一日它会成为十分普遍的辅助技术。
     

     
      总结:较早的精神控制设备需要在大脑中植入芯片才能实现;最新的精神控制设备是无创的,不需要植入芯片就能实现对机器人手臂的控制;无创BCI更容易受到干扰,因此难度更大;如果获得最终成功,将造福世界。
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