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腦機(jī)接口技術(shù)首次運(yùn)用解決暈車問(wèn)題，已獲多項(xiàng)發(fā)明專利 戴上頭環(huán)，進(jìn)入冥想，便能解決暈車問(wèn)題？記者從位于廣州的琶洲實(shí)驗(yàn)室獲悉，琶洲實(shí)驗(yàn)室腦機(jī)智能研究中心、華南理工大學(xué)、華南腦控（廣東）智能科技有限公司相關(guān)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一套腦機(jī)接口正念冥想系統(tǒng)，運(yùn)用最新的腦機(jī)接口技術(shù)，輔助提升正念冥想程度，探索解決暈車問(wèn)題的新方式。 此套系統(tǒng)的主要發(fā)明人，琶洲實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任、華南理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師李遠(yuǎn)清介紹道，“這是腦機(jī)接口技術(shù)首次運(yùn)用解決暈車問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外第一款便捷可穿戴、無(wú)副作用、效果顯著且得到嚴(yán)格驗(yàn)證的防暈車方法和產(chǎn)品，相關(guān)技術(shù)和系統(tǒng)已經(jīng)獲批多項(xiàng)發(fā)明專利�！� 體驗(yàn) 帶上頭環(huán)，跟隨引導(dǎo) 有助于保持“輕松的清醒”狀態(tài) 采訪現(xiàn)場(chǎng)，記者在測(cè)試車輛上對(duì)此套設(shè)備進(jìn)行了體驗(yàn)。 設(shè)備由一個(gè)頭環(huán)和一臺(tái)平板電腦兩個(gè)硬件構(gòu)成。頭環(huán)上，有數(shù)個(gè)用于接受腦電波信號(hào)的電極。設(shè)備的使用十分方便，僅需帶上頭環(huán)，戴上耳機(jī)連接平板電腦，在平板電腦上選擇冥想的場(chǎng)景，緊接著跟隨耳機(jī)聲音引導(dǎo)進(jìn)入冥想即可。 記者挑選了篝火以及流水等多個(gè)場(chǎng)景。以篝火為例，平板電腦上顯示出篝火燃燒的畫面，耳機(jī)傳出聲音引導(dǎo)注意篝火的形狀、顏色等，以提升專注力，進(jìn)入更佳的冥想狀態(tài)。 
體驗(yàn)套腦機(jī)接口正念冥想系統(tǒng)，平板電腦篝火畫面隨冥想程度提高而清晰。 在屏幕的左上角，有變動(dòng)的數(shù)字，是正念冥想程度的體現(xiàn)，分?jǐn)?shù)越高則正念冥想的狀態(tài)越好。此外，屏幕畫面的清晰程度也能體現(xiàn)正念冥想程度。當(dāng)記者的注意力嘗試從畫面轉(zhuǎn)移到周圍其他元素時(shí)，其分?jǐn)?shù)會(huì)低至10分以下，畫面很是模糊；當(dāng)注意力回歸畫面，經(jīng)過(guò)幾分鐘進(jìn)入狀態(tài)后，分?jǐn)?shù)能提高到40-70分之間 測(cè)試 八成以上測(cè)試人員表示有效 李遠(yuǎn)清團(tuán)隊(duì)招募了有暈動(dòng)癥的男女近100名，參與乘車驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。 ，畫面隨之更加清晰。 經(jīng)過(guò)約15分鐘的測(cè)試下車后，一個(gè)明顯的感受是，路上的記憶僅有屏幕和聲音引導(dǎo)的畫面，至于車窗外的景象則無(wú)印象。與在車上開電影、聽音樂(lè)的感受不同的是，精神方面顯得輕松一些。 參與指導(dǎo)測(cè)試的工作人員向記者解釋道，正念冥想和看電影、聽音樂(lè)轉(zhuǎn)移注意力不同，后者依然會(huì)給大腦帶來(lái)壓力，轉(zhuǎn)移注意力效果有限，無(wú)法緩解暈車現(xiàn)象，但腦機(jī)接口正念冥想系統(tǒng)在有效幫助用戶轉(zhuǎn)移注意力的同時(shí)，使得大腦保持了“輕松的清醒”狀態(tài)。 李遠(yuǎn)清向記者介紹道，實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，其中，80%以上的參與人員表示對(duì)暈動(dòng)癥有明顯緩解效果。他們進(jìn)一步挑選那些有效果的實(shí)驗(yàn)被試，進(jìn)行2小時(shí)時(shí)長(zhǎng)的乘車實(shí)驗(yàn)，所有的人都表示系統(tǒng)對(duì)暈動(dòng)癥有緩解效果，其中約85%的實(shí)驗(yàn)被試全程感覺有效，沒(méi)有明顯的暈車發(fā)生（注：一般只有輕微癥狀），剩下約15% 的被試前半段有效。 南都記者采訪了4位了測(cè)試人員。葉姓測(cè)試人員主要對(duì)汽車的加速減速敏感，乘坐汽車時(shí)表現(xiàn)出惡心想吐的現(xiàn)象。他參加了5次測(cè)試�！靶枰�5-10分鐘進(jìn)入狀態(tài)，此后感覺良好，暈車現(xiàn)象有明顯改善。”他說(shuō)道。 陳姓測(cè)試人員來(lái)自福建，因新家與老家的車程超過(guò)1個(gè)小時(shí)，且需途徑蜿蜒山路，乘車時(shí)經(jīng)常感到惡心，需要開窗戶通風(fēng)。參與測(cè)試的過(guò)程中，他表示“不再有暈車的感覺”，注意力都集中到了此套系統(tǒng)中的屏幕畫面上。 張姓測(cè)試人員來(lái)自重慶，需要經(jīng)山路進(jìn)城，暈車嚴(yán)重時(shí)會(huì)嘔吐。參與測(cè)試過(guò)程中，在進(jìn)入較好的正念冥想狀態(tài)后，她表示“沒(méi)有反胃、頭暈”的情況。“僅需帶上頭環(huán)，還是挺方便的�！� 梁姓測(cè)試人員認(rèn)為自己暈車主要源于密閉空間、車輛震動(dòng)以及車內(nèi)外的靜與動(dòng)帶給自己不協(xié)調(diào)感。他盡量選擇坐副駕駛，以保證車前視野與兩邊視野同樣保持運(yùn)動(dòng)，盡量不去感受運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，還需吃藥緩解，以及開窗通風(fēng)。他總共參加了5次短途和2次長(zhǎng)途測(cè)試。他表示，“前期進(jìn)入狀態(tài)需要一定時(shí)間，但進(jìn)入較好的正念冥想狀態(tài)后，能夠達(dá)到‘完全不暈’的狀態(tài)�！� 原理 腦機(jī)接口提供神經(jīng)反饋 提升正念冥想程度，解決暈車問(wèn)題 “根據(jù)感覺沖突理論，視覺、聽覺、前庭或體感系統(tǒng)傳遞的信息不匹配，且與大腦預(yù)測(cè)的運(yùn)動(dòng)不一致，是暈動(dòng)癥發(fā)生的主要原因�！崩钸h(yuǎn)清告訴記者。 “人們乘坐交通工具感到頭暈的時(shí)候，去做正念冥想，注意力就轉(zhuǎn)移了，是有可能緩解頭暈的；但僅僅靠正念冥想不足以解決大部分人的暈車問(wèn)題�！崩钸h(yuǎn)清認(rèn)為。 李遠(yuǎn)清說(shuō)道，“正念冥想對(duì)改善睡眠和情緒，及減壓等都有作用，因而已經(jīng)成為抑郁、焦慮等心理精神疾病的臨床療法而被廣泛使用。” 盡管正念冥想益處眾多，但是初學(xué)者往往不好理解和掌握。運(yùn)用最新的腦機(jī)接口技術(shù)，可以使患有暈動(dòng)癥的人在乘車時(shí)能夠更方便、更輕松地提升正念冥想的程度，緩解暈車問(wèn)題，這是此套腦機(jī)接口正念冥想系統(tǒng)的主要作用。 據(jù)介紹，此套系統(tǒng)在大腦和外部設(shè)備之間建立了一條直接交互控制通道，包括腦電信號(hào)采集模塊、腦電信號(hào)分析模塊、執(zhí)行/應(yīng)用模塊、反饋模塊。 “基于頭皮腦電的腦機(jī)接口是一種非侵入式腦機(jī)接口，因?yàn)閷?duì)我們大腦和身體沒(méi)有任何傷害而逐漸得到應(yīng)用落地�！崩钸h(yuǎn)清表示。
用于接收腦電波信號(hào)的頭環(huán)。受訪者供圖 具體做法是，用戶帶上帶有電極的頭環(huán)。這些電極貼近使用者前額皮膚和太陽(yáng)穴皮膚，自動(dòng)接收腦電波。腦電波被頭環(huán)設(shè)備放大以后，再無(wú)線傳輸至計(jì)算終端（手機(jī)、平板電腦、或者PC/筆記本電腦）。計(jì)算終端分析腦電波信號(hào)，評(píng)估正念冥想狀態(tài)，評(píng)估的結(jié)果通過(guò)分?jǐn)?shù)、聲音變化、屏幕上的場(chǎng)景畫面變化反饋給用戶。 正念冥想狀態(tài)越好，分?jǐn)?shù)就越高，聲音和場(chǎng)景畫面就越清晰越漂亮，反之，分?jǐn)?shù)就會(huì)變低，聲音和場(chǎng)景畫面也會(huì)變得模糊。用戶根據(jù)這些生物/神經(jīng)反饋很容易知道他們的正念冥想狀況，從而更加專注正念冥想。
腦機(jī)接口正念冥想系統(tǒng)運(yùn)行原理。受訪者供圖 “這個(gè)系統(tǒng)讓用戶特別是初學(xué)者容易進(jìn)入正念冥想狀態(tài)，覺得正念冥想不那么難了，變得很有趣了。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間和大量人群試用，效果良好。這里起關(guān)鍵作用的就是上面提到的由腦機(jī)接口所提供的生物/神經(jīng)反饋模塊。”李遠(yuǎn)清說(shuō)道。 觀點(diǎn) 科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化受到空前重視 仍有部分制度性難題待解 李遠(yuǎn)清從事腦機(jī)接口技術(shù)研究已有20余載，主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、863課題、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目等；獲得國(guó)家、省部級(jí)重大科技成果獎(jiǎng)多項(xiàng)。 2008年，他從國(guó)外回到華南理工大學(xué)，建立了自己的實(shí)驗(yàn)室，于2012年開始嘗試將腦機(jī)接口技術(shù)與醫(yī)療結(jié)合，為高位截癱患者提供運(yùn)動(dòng)功能輔助技術(shù)，為意識(shí)障礙患者提供意識(shí)檢測(cè)、輔助診斷與康復(fù)預(yù)測(cè)技術(shù)。例如，通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)，設(shè)備能夠識(shí)別患者的腦電波信號(hào)，患者使用這套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)通過(guò)“意念”操作輪椅或者機(jī)械臂，完成動(dòng)作。 “盡管腦機(jī)接口具有廣闊的應(yīng)用前景，如專注力訓(xùn)練、中風(fēng)患者運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)等等，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界一直在努力推動(dòng)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)化落地，但是能夠滿足市場(chǎng)剛需的腦機(jī)接口產(chǎn)品迄今尚未問(wèn)世，我們的系統(tǒng)在某種程度上填補(bǔ)了這項(xiàng)空白。”李遠(yuǎn)清表示。 近年來(lái)，作為前沿性戰(zhàn)略性科技領(lǐng)域，腦機(jī)接口技術(shù)受到各國(guó)政府、學(xué)術(shù)屆、產(chǎn)業(yè)界、和社會(huì)大眾的廣泛關(guān)注。如馬斯克所成立的腦機(jī)接口公司頻頻推出新成果、公布科研攻關(guān)新進(jìn)展，展現(xiàn)了腦機(jī)接口技術(shù)的重要潛力，吸引了無(wú)數(shù)關(guān)注。 為促成科技成果轉(zhuǎn)化，2019年5月，華南理工大學(xué)李遠(yuǎn)清教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)科技成果轉(zhuǎn)化創(chuàng)立了華南腦控（廣東）智能科技有限公司，一家腦機(jī)AI全產(chǎn)業(yè)鏈自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)，公司股東包括華南理工大學(xué)等。
琶洲實(shí)驗(yàn)室是廣東省為落實(shí)國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略所設(shè)立的10個(gè)省實(shí)驗(yàn)室之一，坐落于廣州市海珠區(qū)琶洲試驗(yàn)區(qū)。 科技成果轉(zhuǎn)化近年來(lái)受到社會(huì)各界高度重視，也是擺在李遠(yuǎn)清面前的下一步計(jì)劃。李遠(yuǎn)清介紹，腦機(jī)接口正念冥想系統(tǒng)將在未來(lái)合適的時(shí)機(jī)推向市場(chǎng)。 對(duì)于科技成果轉(zhuǎn)化這一話題，李遠(yuǎn)清受訪時(shí)表示，“當(dāng)前各級(jí)政府、高校都高度重視科技成果轉(zhuǎn)化，其重要程度空前�！辈贿^(guò)，他認(rèn)為，當(dāng)前依然有一些難題待解決。 具體而言，包括配套政策制度需跟上，應(yīng)更多地讓市場(chǎng)來(lái)評(píng)價(jià)科技成果，以及在扶持方面增加應(yīng)用場(chǎng)景的扶持等。 李遠(yuǎn)清表示，未來(lái)3年，琶洲實(shí)驗(yàn)室將按省、市、區(qū)、依托單位華南理工大學(xué)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的要求，把科技成果轉(zhuǎn)化作為重點(diǎn)工作推進(jìn)，讓來(lái)自實(shí)驗(yàn)室和華南理工大學(xué)等高校的科技成果賦能產(chǎn)業(yè)，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力。 人物名片 李遠(yuǎn)清，琶洲實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任、華南理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、IEEE Fellow、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、中國(guó)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副主任委員及學(xué)術(shù)研究組主席，獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、廣東省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)等。帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)參加中國(guó)腦機(jī)接口大賽、世界機(jī)器人大會(huì)機(jī)器人比賽、全國(guó)互聯(lián)網(wǎng)+比賽等等，獲第一名、一等獎(jiǎng)、金獎(jiǎng)10余次。是IEEE Trans. on Human Machine Systems 等期刊的副主編。擔(dān)任中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)常務(wù)理事、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)理事、中國(guó)圖形圖像學(xué)會(huì)理事等。 2000年以來(lái)，李遠(yuǎn)清先后致力于稀疏編碼、機(jī)器學(xué)習(xí)、腦信號(hào)分析、腦機(jī)接口及其應(yīng)用等方面的研究。特別是在腦機(jī)接口領(lǐng)域深耕20余載，取得了一大批具有國(guó)際影響力的創(chuàng)新性理論及應(yīng)用成果，在IEEE Trans. on Biomedical Engineering，IEEE Signal Processing Magazine，Proceedings of the IEEE，Brain, NIPS等國(guó)際著名期刊及權(quán)威會(huì)議上發(fā)表論文200余篇，申請(qǐng)獲批專利70余項(xiàng)。 |
