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脑机接口技术解决晕车问题 系首次运用,已获多项专利,冥想,测试,状态
2024-07-07 07:25:38
脑机接口技术解决晕车问题 系首次运用,已获多项专利,冥想,测试,状态

李远清

琶洲实验(yan)室常(chang)务副主任

华(hua)南(nan)理工大学教授、博士生导师

中国脑机(ji)接口产业联盟副主任委员及学术研(yan)究组主席

担任中国自动化学会(hui)常(chang)务理事、中国人工智(zhi)能学会(hui)理事、中国图形图像学会(hui)理事等

在脑机(ji)接口领域深耕20余载

在国际著名(ming)期刊及权威(wei)会(hui)议上(shang)发表论文(wen)200余篇,申请获批专利(li)70余项  

戴上(shang)头环,进入冥想,便能解决晕车问题?记者(zhe)从位(wei)于广州的琶洲实验(yan)室获悉(xi),琶洲实验(yan)室脑机(ji)智(zhi)能研(yan)究中心、华(hua)南(nan)理工大学、华(hua)南(nan)脑控(广东)智(zhi)能科技有限公司相关团队开发了一套脑机(ji)接口正念(nian)冥想系统,运用最新的脑机(ji)接口技术,辅助提升(sheng)正念(nian)冥想程度,探索解决晕车问题的新方式。此套系统的主要发明人,琶洲实验(yan)室常(chang)务副主任、华(hua)南(nan)理工大学教授、博士生导师李远清介(jie)绍,“这是脑机(ji)接口技术首次(ci)运用解决晕车问题,国内(nei)外第一款便捷可穿戴、无副作用、效果显著且得到严格验(yan)证的防晕车方法和产品,相关技术和系统已经(jing)获批多项发明专利(li)。”  

体验(yan)

戴上(shang)头环

跟(gen)随引导有助于保持(chi)“轻松的清醒”状态 

采访现场(chang),记者(zhe)在测试车辆上(shang)对此套设备进行了体验(yan)。

设备由一个头环和一台平板(ban)电脑或手机(ji)两个硬件构(gou)成。头环上(shang),有数个用于接收脑电波信(xin)号的电极。设备的使用十分方便,仅需戴上(shang)头环,戴上(shang)耳(er)机(ji)连接平板(ban)电脑,在平板(ban)电脑上(shang)选择冥想的场(chang)景,紧接着跟(gen)随耳(er)机(ji)声音(yin)引导进入冥想即可。

记者(zhe)挑选了篝火以及流水等多个场(chang)景。以篝火为例,平板(ban)电脑上(shang)显示出篝火燃烧的画面,耳(er)机(ji)传出声音(yin)引导注意篝火的形状、颜色等,以提升(sheng)专注力,进入更佳的冥想状态。

在屏幕的左上(shang)角,有变动的数字(zi),是正念(nian)冥想程度的体现,分数越高则正念(nian)冥想的状态越好。此外,屏幕画面的清晰程度也能体现正念(nian)冥想程度。当记者(zhe)的注意力尝试从画面转移到周围其他元素时,其分数会(hui)低至10分以下,画面很是模糊(hu);当注意力回归画面,经(jing)过几分钟进入状态后,分数能提高到40-70分之间,画面随之更加清晰。

经(jing)过约15分钟的测试下车后,一个明显的感(gan)受(shou)是,路上(shang)的记忆仅有屏幕和声音(yin)引导的画面,至于车窗外的景象则无印象。与在车上(shang)看电影、听(ting)音(yin)乐的感(gan)受(shou)不(bu)同的是,精神方面显得轻松一些。

参与指导测试的工作人员向记者(zhe)解释道,正念(nian)冥想和看电影、听(ting)音(yin)乐转移注意力不(bu)同,后者(zhe)依然会(hui)给大脑带来压力,转移注意力效果有限,无法缓解晕车现象,但脑机(ji)接口正念(nian)冥想系统在有效帮助用户转移注意力的同时,使得大脑保持(chi)了“轻松的清醒”状态。  

测试

八成以上(shang)测试人员表示有效  

李远清团队招募了有晕动症(zheng)的男(nan)女超100名(ming),参与乘车验(yan)证实验(yan)。

李远清向记者(zhe)介(jie)绍道,实验(yan)结果数据(ju)显示,其中,80%以上(shang)的参与人员表示对晕动症(zheng)有明显缓解效果。他们进一步挑选那些有效果的实验(yan)被试,进行2小时时长(chang)的乘车实验(yan),所有的人都表示系统对晕动症(zheng)有缓解效果,其中约85%的实验(yan)被试全程感(gan)觉有效,没有明显的晕车发生(注:一般只有轻微症(zheng)状),剩下约15%的被试前半段有效。

南(nan)都记者(zhe)采访了4位(wei)测试人员。叶姓(xing)测试人员主要对汽车的加速减速敏感(gan),乘坐汽车时表现出恶心想吐的现象。他参加了5次(ci)测试。“需要5-10分钟进入状态,此后感(gan)觉良(liang)好,晕车现象有明显改善。”他说(shuo)道。

陈姓(xing)测试人员来自福建,因新家与老家的车程超过1个小时,且需途(tu)经(jing)蜿蜒的山路,乘车时经(jing)常(chang)感(gan)到恶心,需要开窗户通风。参与测试的过程中,他表示“不(bu)再有晕车的感(gan)觉”,注意力都集中到了此套系统中的屏幕画面上(shang)。

张姓(xing)测试人员来自重庆,需要经(jing)山路进城(cheng),晕车严重时会(hui)呕吐。参与测试过程中,在进入较好的正念(nian)冥想状态后,她表示“没有反胃、头晕”的情况。“仅需戴上(shang)头环,还是挺(ting)方便的。”

梁姓(xing)测试人员认为自己晕车主要源于密闭空间、车辆震动以及车内(nei)外的静与动带给自己不(bu)协(xie)调感(gan)。他尽量选择坐副驾驶,以保证车前视野与两边视野同样保持(chi)运动,尽量不(bu)去感(gan)受(shou)运动的状态,还需吃药缓解,以及开窗通风。他总共参加了5次(ci)短途(tu)和2次(ci)长(chang)途(tu)测试。他表示,“前期进入状态需要一定(ding)时间,但进入较好的正念(nian)冥想状态后,能够达到‘完全不(bu)晕’的状态。”  

原理

脑机(ji)接口提供神经(jing)反馈 

提升(sheng)正念(nian)冥想程度,解决晕车问题“根据(ju)感(gan)觉冲突理论,视觉、听(ting)觉、前庭(ting)或体感(gan)系统传递的信(xin)息(xi)不(bu)匹配,且与大脑预(yu)测的运动不(bu)一致,是晕动症(zheng)发生的主要原因。”李远清告诉(su)记者(zhe)。

“人们乘坐交通工具感(gan)到头晕的时候,去做正念(nian)冥想,注意力就转移了,是有可能缓解头晕的;但仅仅靠正念(nian)冥想不(bu)足以解决大部分人的晕车问题。”李远清认为。

李远清说(shuo)道,“正念(nian)冥想对改善睡眠和情绪及减压等都有作用,因而已经(jing)成为抑(yi)郁、焦虑(lu)等心理精神疾(ji)病的临床疗法而被广泛使用。”

尽管正念(nian)冥想益处众多,但是初学者(zhe)往往不(bu)好理解和掌(zhang)握。运用最新的脑机(ji)接口技术,可以使患有晕动症(zheng)的人在乘车时能够更方便、更轻松地(di)提升(sheng)正念(nian)冥想的程度,缓解晕车问题,这是此套脑机(ji)接口正念(nian)冥想系统的主要作用。

据(ju)介(jie)绍,此套系统在大脑和外部设备之间建立了一条直接交互控制通道,包括脑电信(xin)号采集模块、脑电信(xin)号分析(xi)模块、执行/应用模块、反馈模块。

“基(ji)于头皮(pi)脑电的脑机(ji)接口是一种(zhong)非侵入式脑机(ji)接口,因为对我们大脑和身体没有任何伤害(hai)而逐渐得到应用落地(di)。”李远清表示。

具体做法是,用户戴上(shang)带有电极的头环。这些电极贴近使用者(zhe)的前额皮(pi)肤和太(tai)阳穴皮(pi)肤,自动接收脑电波。脑电波被头环设备放大以后,再无线传输至计(ji)算终端(手机(ji)、平板(ban)电脑、或者(zhe)PC/笔记本电脑)。计(ji)算终端分析(xi)脑电波信(xin)号,评估(gu)正念(nian)冥想状态,评估(gu)的结果通过分数、声音(yin)变化、屏幕上(shang)的场(chang)景画面变化反馈给用户。

正念(nian)冥想状态越好,分数就越高,声音(yin)和场(chang)景画面就越清晰越漂(piao)亮;反之,分数就会(hui)变低,声音(yin)和场(chang)景画面也会(hui)变得模糊(hu)。用户根据(ju)这些生物(wu)/神经(jing)反馈很容(rong)易知道他们的正念(nian)冥想状况,从而更加专注正念(nian)冥想。

“这个系统让用户特别是初学者(zhe)容(rong)易进入正念(nian)冥想状态,觉得正念(nian)冥想不(bu)那么难了,变得很有趣了。该系统经(jing)过长(chang)时间和大量人群试用,效果良(liang)好。这里(li)起关键作用的就是上(shang)面提到的由脑机(ji)接口所提供的生物(wu)/神经(jing)反馈模块。”李远清说(shuo)道。  

观点

科技创新成果转化受(shou)到空前重视

仍有部分制度性难题待(dai)解  

李远清从事脑机(ji)接口技术研(yan)究已有20余载,主持(chi)国家重点研(yan)发计(ji)划项目、863课题、国家自然科学基(ji)金重点项目、科技创新2030-“脑科学与类脑研(yan)究”重大项目等;获得国家、省部级重大科技成果奖多项。

2008年,他从国外回到华(hua)南(nan)理工大学,建立了自己的实验(yan)室,于2012年开始尝试将脑机(ji)接口技术与医疗结合,为高位(wei)截瘫患者(zhe)提供运动功能辅助技术,为意识障碍患者(zhe)提供意识检测、辅助诊断与康复预(yu)测技术。例如,通过脑机(ji)接口技术,设备能够识别患者(zhe)的脑电波信(xin)号,患者(zhe)使用这套设备,实现通过“意念(nian)”操作轮(lun)椅或者(zhe)机(ji)械臂,完成动作。

“尽管脑机(ji)接口具有广阔的应用前景,如专注力训练(lian)、中风患者(zhe)运动功能康复等等,学术界和产业界一直在努力推动脑机(ji)接口产业化落地(di),但是能够满足市场(chang)刚需的脑机(ji)接口产品迄今尚未问世,我们的系统在某种(zhong)程度上(shang)填补了这项空白。”李远清表示。

近年来,作为前沿性战略性科技领域,脑机(ji)接口技术受(shou)到各国政府、学术界、产业界和社会(hui)大众的广泛关注。如马斯克所成立的脑机(ji)接口公司频频推出新成果、公布科研(yan)攻关新进展,展现了脑机(ji)接口技术的重要潜力,吸引了无数关注。

为促成科技成果转化,2019年5月,华(hua)南(nan)理工大学李远清教授团队通过科技成果转化创立了华(hua)南(nan)脑控(广东)智(zhi)能科技有限公司——一家脑机(ji)AI全产业链自主知识产权的企(qi)业,公司股东包括华(hua)南(nan)理工大学等。

琶洲实验(yan)室是广东省为落实国家创新驱动发展战略所设立的第三批省实验(yan)室之一,坐落于广州市海珠区琶洲试验(yan)区。

科技成果转化近年来受(shou)到社会(hui)各界高度重视,也是摆在李远清面前的下一步计(ji)划。

李远清介(jie)绍,脑机(ji)接口正念(nian)冥想系统将在未来合适的时机(ji)推向市场(chang)。对于科技成果转化这一话题,李远清受(shou)访时表示,“当前各级政府、高校(xiao)都高度重视科技成果转化,其重要程度空前。”不(bu)过,他认为,当前依然有一些难题待(dai)解决。

具体而言,包括配套政策制度需跟(gen)上(shang),应更多地(di)让市场(chang)来评价(jia)科技成果,以及在扶(fu)持(chi)方面增加应用场(chang)景的扶(fu)持(chi)等。李远清表示,未来3年,琶洲实验(yan)室将按省市区、依托单位(wei)华(hua)南(nan)理工大学各级领导的要求(qiu),把科技成果转化作为重点工作推进,让来自实验(yan)室和华(hua)南(nan)理工大学等高校(xiao)的科技成果赋能产业,发展新质(zhi)生产力。 π

采写丨南(nan)都·琶洲π记者(zhe) 代国辉

摄影丨南(nan)都·琶洲π记者(zhe) 冯宙锋  

发布于:广东省
版权号:18172771662813
 
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