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操作|用脑电波完成书写，“哪吒”送来天大科技“福”

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该双人协作脑控机械臂于2020年5月正式开发 ， 相比于单人脑控机械臂 ， 多人合作效率更高 ， 可以更好地完成任务 。 目前 ， 几乎所有汉字都可以通过该机械臂完成写作 。
新京报讯（采访人员 戚望）“眼睛注视着这个方块……”新春来临之际 ， 天津大学神经工程团队的研究生刘洋、罗睿心坐在电脑前 ， 头戴仪器 ， 用眼睛盯住视图书写板上的黑点 ， 聚精会神地“完成一件大事” 。
电脑的另一端 ， 连着一条机械臂 ， 机械臂末端装有一支毛笔 。 两名学生运用脑电波操作了智能机械臂 ， 合作书写了一张“福”字 ， 为大家送上天大的科技“福” 。

操作|用脑电波完成书写，“哪吒”送来天大科技“福”
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机械臂一笔一划地写“福”字 。 天津大学供图
双人齐心协力让机械臂“听话”
采访人员获悉 ， 两名学生体验的技术是天津大学神经工程团队研发的脑机接口（BCI）系列最新成果——一台名为“哪吒”的脑控智臂机器人系统 。 这是目前国际上最大指令集高速BCI系统 ， 由我国独立自主研发 ， 具有完全自主知识产权 。
但是 ， 让“哪吒”听话 ， 似乎并不是那么容易 。 刘洋和罗睿心告诉采访人员 ， 笔画一共13画的“福”字 ， 两人合作完成 ， 一共花了3分钟的时间 。 “一个人操作要用6分钟左右 ， 我们就分工完成 。 一个人负责书写‘福’字的偏旁和右边的‘口’ ， 另一个人负责书写‘福’字右上的横和下面的‘田’ 。 这样分工两个人的工作量基本相当 ， 速度也最快 。 ”
两名同学表示 ， 在操作的过程中 ， 需要他们的注意力非常集中 ， 眼神要盯住屏幕上的点 。 随后 ， ‘哪吒’可以识别出与笔划端点相对应的脑电特征 ， 待其快速闪烁四次确认后 ， 将其转化为引导机械臂运动的空间坐标 ， 并控制机械臂进行连点成线的笔划书写 ， 最终成字 。
揭秘“哪吒”背后的技术创新
【操作|用脑电波完成书写，“哪吒”送来天大科技“福”】如此科技感满满的“福”字 ， 背后原理是什么？
据项目负责人天津大学神经工程团队博士研究生韩锦介绍 ， “哪吒”多脑协控智臂系统可以通过戴在多位协作者头上的“电极帽”捕获他们的头皮脑电波 ， 经过解码融合各方的合作意图指令 ， 进而控制机械臂执行相应操作 。

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学生佩戴脑电帽 ， 专注地盯着屏幕上的方块 ， 完成对机械臂的操控 。 天津大学供图
据了解 ， 该双人协作脑控机械臂于2020年5月开始开发 ， 相比于单人脑控机械臂 ， 多人合作效率更高 ， 可以更好地完成任务 。 目前 ， 大部分汉字都可以通过该机械臂完成写作 。
两名学生协同作业 ， 实现难度也升了级 。 据介绍 ， 为了实现多脑对同一任务的“无冲突”操控 ， 团队设计了“哪吒”特定的作业分配和刺激编码策略 。 以书写为例 ， “哪吒”智能机械臂就可以将脑-机接口子系统的多维脑控视图指令映射转化为统一的6D空间坐标 ， 从而实现多脑控一臂的汉字书写 。
事实上 ， “哪吒”神来之“笔”背后的高性能脑-机接口技术不仅可以写字 ， 还在医疗康复、航空航天等领域展现出巨大的应用潜力 。 天津脑科学中心主任助理、天津大学医学工程与转化医学研究院副教授许敏鹏介绍 ， 近期 ， 天津大学团队还开发了脑控无人机系统 ， 首次实现了单人对无人机自由度的连续控制 ， 扩宽了新一代人机混合系统的应用场景 。
“脑机接口技术已经在医疗康复等领域实现初步应用 ， 未来的脑控系统也许会彻底颠覆现有的人机交互方式 ， 人与人的交流不仅停留在语音或文字 ， 还可能通过心灵进行沟通 。 ”许敏鹏说 。
新京报采访人员 戚望 校对 杨许丽

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