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近日，天津大學(xué)腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合清華大學(xué)集成電路學(xué)院，成功研發(fā)出一款基于憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件的“雙環(huán)路”無(wú)創(chuàng)演進(jìn)腦機(jī)接口系統(tǒng)。這一創(chuàng)新技術(shù)為未來(lái)的智能人機(jī)交互，尤其是無(wú)人機(jī)操控領(lǐng)域，帶來(lái)了新的突破和無(wú)限可能。
該腦機(jī)接口系統(tǒng)的核心是其獨(dú)特的“雙環(huán)路腦機(jī)協(xié)同演進(jìn)框架”。這個(gè)框架包括兩個(gè)主要部分：“機(jī)學(xué)習(xí)”環(huán)路和“腦學(xué)習(xí)”環(huán)路。在“機(jī)學(xué)習(xí)”環(huán)路中，憶阻器解碼器能夠?qū)崟r(shí)更新解碼參數(shù)，以適應(yīng)用戶腦電信號(hào)的變化；而在“腦學(xué)習(xí)”環(huán)路中，通過(guò)“決策—反饋”機(jī)制不斷優(yōu)化任務(wù)相關(guān)的腦電特征。這種設(shè)計(jì)不僅提高了系統(tǒng)的精度和效率，同時(shí)也降低了能耗。
特別值得注意的是，該系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)操控方面展現(xiàn)了卓越的能力。傳統(tǒng)腦機(jī)接口技術(shù)通常只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的二自由度飛行控制，而“雙環(huán)路”腦機(jī)接口系統(tǒng)則支持無(wú)人機(jī)進(jìn)行上下、左右、前后及旋轉(zhuǎn)四自由度的復(fù)雜操作。在一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)6小時(shí)的實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)展示了系統(tǒng)如何通過(guò)持續(xù)優(yōu)化大腦信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)人機(jī)穩(wěn)定且高效的操控。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著使用時(shí)間的增加，系統(tǒng)性能非但沒(méi)有下降，反而提升了大約20%的準(zhǔn)確率。
天津大學(xué)許敏鵬教授表示，相較于傳統(tǒng)的純數(shù)字硬件方案，“雙環(huán)路”腦機(jī)接口系統(tǒng)在效能上提升了百倍以上，能耗降低至千分之一以下。這使得該系統(tǒng)不僅適用于無(wú)人機(jī)操控，還具有廣泛的應(yīng)用前景，如醫(yī)療康復(fù)、智能家居等。
盡管這項(xiàng)技術(shù)展現(xiàn)出巨大的潛力，但它也引發(fā)了一些關(guān)于隱私保護(hù)和社會(huì)倫理問(wèn)題的關(guān)注。例如，如何確保用戶的腦電波數(shù)據(jù)安全，以及如何避免因技術(shù)普及而導(dǎo)致的社會(huì)不平等現(xiàn)象等，都是需要深入探討的問(wèn)題。
此次研究成果已在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·電子》上發(fā)表，標(biāo)志著我國(guó)在智能科技領(lǐng)域的重大進(jìn)展。未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，這款腦機(jī)接口系統(tǒng)計(jì)劃擴(kuò)展到更多便攜式或可穿戴設(shè)備中，服務(wù)于消費(fèi)級(jí)、醫(yī)療級(jí)等各類(lèi)智能人機(jī)交互場(chǎng)景。
總之，天津大學(xué)與清華大學(xué)的合作成果不僅推動(dòng)了腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，也為無(wú)人機(jī)操控開(kāi)辟了新的路徑。這項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用預(yù)示著一個(gè)更加智能化、便捷化的人機(jī)協(xié)作時(shí)代的到來(lái)，將極大地提升人們的生活質(zhì)量，并為身體殘疾人士、老年人等特殊群體帶來(lái)福音。
