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日本宅男需求改变世界:意念控制机械臂出现!

據IEEE SPECTRUM網站2018年7月25日消息, 日本京都高級電信研究所的研究人員推出了一種用大腦控制的機械手臂, 通過試驗研究人員教會被試者用大腦控制機器手臂, 與人的自然肢體協調, 在同一時間段內完成兩項不同任務。 研究人員指出, 該系統或將該徹底改變工廠和建筑工人的工作方式。

想象一下, 當你的雙手忙于一項完全不同的工作而無暇騰出雙手去做另一件事情的時候, 僅僅通過思考就給出了命令讓一只機械手臂執行一項任務, 這是多么神奇的一件事情。 研究人員宣稱, 他們已經成功地制造出了這種裝置。

用戶可以同時思考兩個任務, 機器人可以破譯這些想法中的哪一個是針對自己的, 然后執行這個任務。 它的特別之處在于使用它實際上會提高用戶自己的多任務處理技能。 日本京都高級電信研究所的首席研究員西尾修一(Shuichi Nishio)與他的同事, 來自同一研究所的研究科學家克里斯蒂安?佩羅薩(Christian Penaloza)共同開發了這項技術。 Shuichi Nishio說, 多任務處理往往反映了人們轉換注意力的能力, 如果能讓人們使用腦機接口來實現這一點, 我們或許就能提高人類的能力。

圖片顯示, 一名女被試者頭部佩戴電極帽以此來捕捉大腦活動, 從而控制身旁的機械手臂給她喝水, 同時自己的雙手還在打字

Nichio和Penaloza通過開發算法來讀取與不同動作有關的大腦電活動,

從而實現了這一壯舉。 當一個人想要執行某種特定任務時——比如拿起一杯水, 在大腦特定區域的神經元會產生一種獨特的電活動模式。 執行不同類型的任務, 就會產生不同的電活動模式。 與這些任務相關的大腦活動可以通過放置在頭皮上的非侵入性電極記錄下來。 然后, 解析算法對記錄的大腦電波活動進行解釋, 將與一項任務相關的大腦活動模式和另一項任務相關的大腦活動模式區分開來。 然后它會通知機器手臂根據用戶的想法移動。 這些系統通常被稱為腦機接口(brain-machine interface, BMI)。

為了測試這個系統, Nishio和Penaloza招募了15名健康的志愿者, 讓他們在完成多項任務的同時記錄下大腦的電活動情況。 每個參與者都戴著電極帽,

坐在椅子上, 用他或她的雙手在板上平衡一個球, 同時電腦記錄下他們大腦的電活動。 接著坐在同一張椅子上, 參與者打開一個連接的機械手臂, 想象機器人手臂抓住附近的一個瓶子, 并同時使用其真正的手臂在托盤上移動球。 電腦記錄下了他們大腦的神經活動情況, 感覺到他們想要抓住瓶子并控制機械手臂執行了指令。 根據報告, 在計算機的幫助下, 在整個過程中參與者平均有75%的時間都能成功地同時完成這兩項任務, 其中一些參與者比其他人更具備多任務執行能力。 Penaloza說:“很明顯, 人們的表現是不同的, 表現好的人有85%的時間可以同時處理多項任務, 而表現不佳的人只有52%的時間可以同時處理多項任務。
”同時他指出這兩組人在控制手臂的能力上沒有差別, 但可能是他們同時專注于多項任務的能力不同。


圖片顯示招募者正在利用第三只機械臂進行多任務測試

Nishio和Penaloza說, 他們相信像這樣的腦機接口系統可以提供正確的生物反饋, 幫助人們更好地學習多任務處理。 由他們研發的意念控制機械手臂是第一個能讀懂多任務大腦的大腦控制機器人。 他們正在繼續研究這一現象, 希望將它能用于醫療。 比如用于四肢癱瘓的人用的大腦控制的機械外骨骼, 很有必要為殘疾人開發這些技術, 但這種系統對健全人群的效用還不清楚。 盡管如此, 這個系統還是讓研究人員在頭腦風暴中提出了這樣一個問題:如果我們能擁有第三只手臂,

我們將如何使用它?開發適用于普通人的意念控制機械手臂讓我們對未來的應用有了更多的遐想。

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