用“意念”操控大鼠

时间:2017-12-14浏览:612

■学生记者 蒋天铮

你是否还记得电影《阿凡达》中,下身瘫痪的前海军战士杰克·萨利躺在密封舱中,通过头戴式设备,利用意念操控人造的混血阿凡达?浙江大学的“脑机融合感知和认知”团队就让脑电波意念控制成为了现实。该项目实现了人与大鼠之间脑到脑的无线通信,并在中央电视台的《挑战不可能》节目中成功完成人脑意念操控大鼠机器人走迷宫的挑战。


挑战高难度意念控制

当初为什么选择做这样一个课题?生物医学工程专业15级硕士生袁盛说道:“中央电视台科教频道找到我们团队,希望做一个与意念控制相关的挑战。”于是他们接下了这个任务,并且主动给挑战增加了难度,尝试结合团队的两项研究——基于头皮脑电(EEG)的脑机接口和大鼠机器人导航,实现人脑到大鼠大脑的通信,完成人脑意念脑控大鼠导航的任务。

“此次研究是将脑机接口技术与大鼠机器人技术结合,实现了人与大鼠之间脑到脑的无线通信。该系统利用脑电设备采集人的脑电信号并实时解码人的意图,解码结果将转换成控制信号触发相应的指令,进而通过微电刺激的方式控制大鼠的前进及转向。”袁盛介绍到。

“脑控者计算机科学与技术专业15级硕士生黄丽鹏通过运动想象来形成不同模式的脑电波,控制一只叫做‘小飞侠’的大鼠。这只大鼠脑内被植入电极,身上的红色小背包里放置了芯片。背包里的芯片会通过电极向特定的脑区释放电刺激,从而控制大鼠的行动。”


团结协作攻克难关

如何提高脑控模型精度?如何突破系统实时性瓶颈?如何改进指令发放策略?如何增强人与大鼠“小飞侠”之间的配合?备战的一个多月里,每次遇到问题,来自不同学科的团队成员便坐在一起讨论,结合自己的学科特点提出创新方法。

挑战开始前,嘉宾随机设置了三道关卡。要想顺利抵达终点,大鼠必须在迷宫、4座桥和6个隧道中选择唯一正确的那条路,还要穿过空旷的“沙漠”。在加试环节中,由于录制时间长,“小飞侠”背包电池电量不足,出现了“小飞侠”在隧道入口之间持续徘徊的情况。它几次尝试进入某个隧道,但是一直没接收到前进指令,随即又退了出来,焦急地等待着。团队成员意识到可能设备连接出现了问题,选择了喊停,重新上场检查设备连接、更换电池。小飞侠对脑控者的信任,让它在未接收到指令时选择了在原地等待,而非随意进入一个隧道。

当主持人宣布挑战成功,后台的队员们激动地抱在了一起。“整个团队为了这个挑战项目,前后忙活一个多月,中途出现了大大小小的问题,所有队员都相互信任一同解决,在项目得到肯定时,大家不禁感动落泪……”