在電影《阿凡達》中，科學家利用人類的DNA和潘多拉星球的“納威人”DNA相融合，人工培訓出了阿凡達，再利用人的意識對其進行操控，讓已經(jīng)殘疾的男主人公得以“變身”，開啟了在外星球上的新生活......

謝松云教授在介紹腦控技術的相關情況。李志強 攝

科幻電影中的場景，代表了人類對科技發(fā)展的無限向往和追求，科學家們也在努力讓夢想變成現(xiàn)實：在西北工業(yè)大學神經(jīng)信息實驗室的現(xiàn)場，研究人員看著眼前閃爍的電腦屏幕，心中一個念頭閃過，不遠處的四架無人機就自動完成了編隊，下一秒這幾架無人機又齊刷刷地做了個原地翻滾的動作......這就是西北工業(yè)大學謝松云教授團隊對于“意念控物”的最新研究成果。

謝松云教授解釋道，電腦屏幕上閃爍的方塊看似一模一樣，其實它們各自擁有著不同的頻率，同時每個頻率都對應著一個無人機編隊的動作指令，頻率閃爍刺激人的視覺后，大腦會產(chǎn)生對應的腦電波特征，腦電波特征經(jīng)編碼轉化為控制信號，從而就可以實現(xiàn)對無人機動作變換的控制，也就是所謂的“意念控物”。

謝松云教授團隊于2021年研發(fā)了腦機協(xié)同機械臂智能控制系統(tǒng)。受訪者供圖?

據(jù)謝松云介紹，腦控主要是通過采集腦電波，然后用計算機對腦電波進行分析解碼，轉換為控制信號，進而實現(xiàn)對“事物”的控制，這些“事物”可以是設備裝置，將來甚至可能是生物體。而要想實現(xiàn)高質量的控制，最關鍵、難度最大的就是對腦電波的提取、分類與識別，也就是所謂“腦功能特征”的提取，通俗一點講就是需要知道大腦想要做什么，不同的腦電波代表著不同的“訴求”，將不同的“訴求”分類提取，至關重要。

謝松云教授帶領學生開展科研工作。受訪者供圖

經(jīng)過二十余年的不懈努力，謝松云團隊研發(fā)出了多種誘發(fā)模式相結合的腦控技術，目前已經(jīng)可以做到3種誘發(fā)模式、多種腦特征的提取與識別，團隊也因此先后取得了一系列國家發(fā)明專利和重要成果：在實用化腦控技術方面，2012年研發(fā)了視覺刺激誘發(fā)的腦控模型車系統(tǒng)；2014年研發(fā)了少導聯(lián)便攜式腦控抓取式機器人；2016年又完成了多模式誘發(fā)刺激下的腦控無人機系統(tǒng)，可通過事件想象、 視覺刺激、眨眼等誘發(fā)模式，控制腦控無人機繞桿、完成8字飛行 ，復雜任務完成率達86.5%。在此基礎上，團隊又將腦控技術與人工智能相結合，研發(fā)了腦機協(xié)同技術，于2018年完成了手腦機協(xié)作的勘察無人車項目，2019年實現(xiàn)了腦機協(xié)同無人機編隊智能控制， 2021年又研發(fā)了腦機協(xié)同機械臂智能控制系統(tǒng)。

人機融合控制下的無人車安全避障演示。李志強 攝

同時，在2020年，團隊通過創(chuàng)新研發(fā)的人機融合認知與決策技術，成功實現(xiàn)了人機融合控制的無人車安全避障。“這項成果很有應用價值，現(xiàn)在很多汽車都有輔助駕駛功能，但是遇到無法識別的障礙物或者一些突發(fā)狀況后，意外事故還是有可能會發(fā)生，將來車機輔助再加上人腦控制后，就可以充分發(fā)揮了發(fā)揮人腦快速認知與人工智能快速處理的各自優(yōu)勢，從而實現(xiàn)更安全的自動駕駛了。”謝松云說。

虛擬現(xiàn)實環(huán)境下腦機技術 —— 無人機路徑規(guī)劃。受訪者供圖

近些年，謝松云團隊更加注重于開發(fā)虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的腦機技術，例如虛擬環(huán)境下腦機協(xié)同無人機編隊控制、虛擬環(huán)境下駕駛員狀態(tài)監(jiān)測等。他們將無人機飛行仿真技術和腦控技術結合在一起，利用VR/AR技術建立逼真度高、適合無人機群在復雜背景中的人機融合智能控制仿真演示，該成果對未來的腦控無人機技術的研發(fā)提供了一個功能強大的研究和驗證平臺。

學生在謝松云的指導下進行相關研究。受訪者供圖

謝松云教授表示，一旦突破了腦特征采集分析這個核心技術，會令控制的物品多樣化，那時，便是腦控真正走向廣泛應用的時候，而離我們最近的是無人駕駛、醫(yī)療輔助、助老助殘、游戲娛樂、教育培訓、救災救援等多個領域。“比如癱瘓在床的殘疾人，將來可以通過腦控機器人來提高他的生活質量；通過虛擬駕駛模擬系統(tǒng)，可以對汽車、艦船、飛機等駕駛人員進行科學培訓和監(jiān)測，提高交通安全；或者應用到娛樂方面，可以通過VR或者AR的腦機融合去意念控制虛擬現(xiàn)實，為玩家提供更加沉浸式的體驗，類似于電影《阿凡達》中的場景，也一定會在未來的某一天，真正走進我們的生活。”謝松云說。

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