首届中国脑—机接口比赛在北京举行

2010-11-29 09:35 来源: 科学时报
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  国家自然科学基金委员会“视听觉信息的认知计算”重大研究计划资助的“首届中国脑—机接口比赛(China BCI 2010)”于11月26日至27日在北京举办。本届赛事由国家自然科学基金委员会主办,清华大学承办。

  脑—机接口的研究是国家自然科学基金委员会“视听觉信息的认知计算”重大研究计划的重要研究方向之一。本届脑—机接口比赛的目的是要交流与展示我国近年来在脑—机接口研究中取得的重要成果,并以此推动我国在本领域研究的进一步发展。

  脑—机接口(Brain—Computer Interface,BCI)是在大脑与外部设备之间建立的一种直接的交流通道。脑—机接口通过实时记录人脑的脑电波,在一定程度上解读人的思维,并将其“翻译”成控制命令,由此来实现对计算机、家用电器、机器人等设备的控制。这种通常只是在科幻小说或电影中看到的犹如“心想事成”的场景如今已经在科学家的多年努力下成为现实。

  脑—机接口是神经科学和工程技术学科交叉产生的一项具有深远意义的创新性发明。它在医疗、康复、娱乐乃至军事领域有广泛的应用前景。从神经科学研究的角度看,脑—机接口为科学家揭示大脑奥秘提供了一个强有力的平台。在“人脑”与“电脑”的交互过程中,科学家将从中观察到大脑的动态活动过程,从而为理解大脑的工作机制,改进和提高人工智能系统的信息处理能力提供可能。从医疗与康复领域的需求看,由于脊髓损伤、脑瘫、肌萎缩等原因,大量神经损伤的病人长期卧床不起。尽管现代医学可以长期维持他们的生命,但失去希望的长期卧床生活使他们完全丧失了生活质量。脑—机接口技术建立了大脑与外部世界直接交流的渠道,通过直接解读大脑命令,我们可以帮助这些残疾人用大脑直接控制周围环境中的各种设备,以实现某种程度上的生活自理。这些强劲的需求都为脑—机接口研究提供了巨大的动力。

  据介绍,我国早在10年前就在基金委的支持下由清华大学在国内率先开展了脑—机接口的研究,并取得多项国际认可的创新成果。近年来,随着全球脑—机接口研究迅速升温,国内开展脑—机接口研究的单位也迅速增加,并在许多方面取得显著的成果。本次脑—机接口比赛会聚了国内在本领域研究的主要单位,包括国防科技大学、电子科技大学、上海交通大学、华南理工大学、天津大学、浙江大学、中科院半导体所、天津职业技术师范大学、北京师范大学、河北工业大学、杭州电子科技大学、上海大学、上海海事大学等13所国内高校与研究所,此外还有来自澳门大学和美国密西西比大学的代表队参赛。各参赛队进行了“开关量控制”、“字符输入”和“自动车控制”等三项测试角逐。参赛队员在现场演示了用自己的脑电信号来实现对目标的控制。观赛者可以在现场目睹“心想事成”的精彩场面。

  据悉,在脑—机接口研究的不同阶段,全球范围内也组织过多次脑—机接口比赛。在脑—机接口研究的起步阶段,研究者的注意力主要集中在对脑电信号的解读方面。为了提升脑电信号分析及特征提取的水平,欧美一些著名的脑—机接口研究小组曾经在2001年至2008年期间发起组织了四次脑—机接口数据竞赛(BCI data competition I~IV),参赛者需要完成的是对离线数据的分析。以清华大学为代表的国内多家高校参与了上述竞赛,并取得了领先的成绩。

  之后,为了推动脑—机接口实用化的进程,2010年由奥地利著名的脑电设备生产商G.tec公司发起组织了年度脑—机接口研究奖(annual BCI-Research Award 2010),与先前的以离线数据分析为主的竞赛不同,此项赛事要求参赛者提交自己在脑—机接口研究中最具创新性的系统设计。清华大学的三项研究进入全球前十名。本届中国脑—机接口比赛首次实现了现场演示,与上述赛事相比,在技术上往前迈进了一大步,演示项目体现了参赛队在数据记录与分析、系统设计与集成、以及受试者训练等方面的综合水平。专家预测,这次比赛将推动我国脑—机接口研究走向实用化。