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哈佛大学中国博士创立“脑机接口”公司,实现世界首例残疾人利用智能假肢弹钢琴

2018-10-28
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10 月 27 日,由《麻省理工科技评论》、DeepTech深科技联合主办,梅赛德斯-奔驰特别呈现的“全球科技青年论坛” 在北京举行。论坛集结了海内外 30 余名顶尖科学家、企业家与研究者,为现场超过 600 名关注新兴科技、热爱科学事业的参会者开启了接触前沿领域专家的机会。


在“拆掉科技的高墙”板块,《麻省理工科技评论》2017 年度中国区“35 岁以下科技创新 35 人”获奖者、BrainCo 公司与 BrainRobotics 公司创始人兼 CEO 韩璧丞为我们展示了脑机接口技术的最新进展通过这项技术,我们能够通过意念向机器发出指令,控制机器设备,实现人机融合。


在哈佛大学脑科学中心深造攻读脑科学博士期间,韩璧丞带领哈佛教授和哈佛脑科学中心科学家创立了脑机接口技术公司 BrainCo。同时,他创立的为残疾人制造智能假肢的半公益项目 BrainRobotics 开发的产品可以帮助残疾人通过自己的意念控制假肢和手指,实现灵活运动。


(来源:DT 君)


DT 君对此次会议现场韩璧丞的演讲进行整理,内容如下:


脑机接口技术其实有近百年的历史,从 1924 年德国汉克斯伯格医生,第一次从人类大脑上发现信号,到现在无数的实验室都在努力地推进这项技术。


我们团队成员大概一半的人是在神经科学和人工智能领域,主要想把脑机借口技术落地来解决人们日常生活中的一些问题。传统人们对于脑机接口的认识可能还停留在应用时需要先做一个开颅手术,然后把电极插在人的头里,然后做很多的意识控制。


但是,我们在去年实现了一个非侵入式的算法的重度标注,使我们可以通过非侵入式直接用意识来控制机器,来进行很多的抓取


视频 | 韩璧丞在全球科技青年论坛上做主题为《人机融合,半机械人时代的到来》演讲(来源:DT君)


我们公司现在研发出了大概三款产品:


第一款,把我们以前在哈佛脑科学中心帮助比如美国宇航员、赛车手,来提高他们工作和学习效率的一款训练方法,带到日常生活中来,用于提高学生们在学习过程中的学习效率。


第二款,我们也研发了世界上第一款高性能、低价位的人工智能假肢。首先这款产品是一个高精度的脑电检测器,它可以非常精准地检测人们大脑的信号,并且能够在大脑非常高度专注时给予奖励,让孩子通过 30 天养成一个高效学习的习惯,用以提高学生的学习效率。


目前我们已经拿到将近 20 万台的产品订单,预计会在很多的学校投放,希望能够建立一个大概 600 万人高精度的脑电信息库。目前这款产品也在超过 7 个国家使用,我们也会汇集这些数据。


第三款,利用脑机接口技术制作人工智能假肢,以前当人们经受事故失去双手的时候,大多数人选择什么也不佩戴,或者带着一个看似像手的,我们叫做美容手没有功能的假肢。因为智能假肢的价格非常昂贵,大概 50 万人民币左右,而且只能做开和张的几个动作。


我们通过大概三年左右的研发,在它的机电信号和脑电信号进行了一个吻合处理,目前把这个精度提高到大概 90% 以上。


(来源:DT 君)


我们目前也帮助了十几名残疾人佩戴上了智能假肢,并且我们的假肢是传统智能价格的 1/20。比如陈梦,他是来自于云南的一个小朋友,在小时候失去了双手,在通过大概 3 分钟的训练以后,他可以用双手进行一个非常微弱的开张的控制,但是他胳膊上的机电信号其实是非常微弱的。


另一个案例是尹敏老师。因为他肌肉还是比较发达的,所以他的肌肉信号特别好,在尹敏成老师不断努力之下,最后他可以实现用单指控制去抓笔写毛笔字。这个手其实对于残疾人来讲,是极大改变了他生活的面貌。


在我们帮助尹敏成实现他能够写毛笔字的事情之后,后来有一个女孩找到我们,她也是失去了她的右手。她当时跟我们说,她特别想装上手弹钢琴。当时我们跟我们团队包括很多教授讨论这个事,大家都跟我说这个事是不可能的,因为弹钢琴的速度很快而且要求整个协同性非常难


但我们当时也把这个事接下来了,我们说我们试一试,然后我们跟林安璐说,现在最大问题是你的肌肉信号我们区分不开,因为它太微弱了,而且它不稳定。


我们建议她每天训练 3 小时,她自己却每天坚持训练 13 个小时,然后我们说她肌肉信号不强,她自己拿着一个大的矿泉水绑在自己的断肢上每天练,大概在 3 个月的时间之内,让自己的胳膊变粗了大概 2-3 厘米左右。


最后经过 3-4 个月的训练,我们也有 2 个全职的算法团队跟着她一直做这个项目,最后她终于实现了她的梦想,并且能够用她的假肢弹奏音乐。


(来源:DT 君)


这也是人类历史上第一次残疾人可以用她的意识控制智能假肢并且弹钢琴。这件事其实让我对于人机融合概念有了更深刻的理解,因为以前学习脑接口的时候,我们觉得真正突破其实是在算法方面。


很多人可能说,我们也不是残疾人我们是正常人,所以人机融合、脑机接口离我们很远。但我记得以前,我在博士二年级的时候,因为我们学校教本科生的课,所以我在教本科生课的时候,我问学生的第一个问题就是,如果我们生下来有 4 只手,大家觉得我们能否像控制我们现在双手一样灵活的控制我们的 4 只手,当时所有的学生给我的回答是一定可以的。


所以,我相信人机融合一定是我们未来的形态


脑机接口研究目前包括侵入式、部分侵入式以及非侵入式不同类别,此次韩璧丞展示的非侵入式脑机接口与人工假肢相结合,可以帮助患者恢复机体的运动能力。此外,脑机接口还可用于帮助患者恢复更多的机体能力,如视觉、听觉、甚至认知能力。


韩璧丞今天为我们分享的智能假肢研究方向能够获得目前的进展,还包括其他科学家对脑机接解码神经元信号方面做出贡献,这其中包括布朗大学的 John Donoghue、匹兹堡大学的 Andrew Schwartz、加州理工的 Richard Anderson 等研究人员在这一领域的贡献。这些脑机接口不但可以用于计算肢体的运动参数,还可用于计算肌肉的电信号,帮助瘫痪病人重建自主运动功能。可以预见,未来当脑际接口技术发展到一定程度后,将不但能修复残疾人的受损功能,也能增强正常人的功能。


-End-



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