主講：智能科學(xué)學(xué)院劉亞東腦機(jī)接口與混合智能授課內(nèi)容介紹腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口的技術(shù)原理腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展趨勢戰(zhàn)場態(tài)勢高度復(fù)雜、瞬息萬變，作戰(zhàn)對抗異常激烈，多種信息交匯形成海量數(shù)據(jù)。僅憑人腦難以快速、準(zhǔn)確處理如此海量的數(shù)據(jù)，只有實(shí)現(xiàn)“人腦＋智能系統(tǒng)”的協(xié)作運(yùn)行方式，基于作戰(zhàn)云、數(shù)據(jù)庫、物聯(lián)網(wǎng)等智能化技術(shù)群，指揮員才能應(yīng)對瞬息萬變的戰(zhàn)場，完成指揮任務(wù)。腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能從人類文明發(fā)展歷史看，下一個(gè)階段將是智能化，智能化增強(qiáng)的將是人類的智力，將是人腦主導(dǎo)的‘體力增強(qiáng)’、‘感知力增強(qiáng)’和‘智力增強(qiáng)’。人工智能與人類智能結(jié)合才能達(dá)到最佳，人機(jī)混合智能將是未來智能的最高形式。

————?jiǎng)文X機(jī)接口與“人在回路”的混合智能美軍“第三次抵消戰(zhàn)略”2014年9月提出，已進(jìn)入全面實(shí)施階段。美國國防部副部長沃克提出重點(diǎn)發(fā)展的五大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域?yàn)椋鹤灾鲗W(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)更及時(shí)相關(guān)決策的人機(jī)合作機(jī)器輔助人員作戰(zhàn)有人—無人作戰(zhàn)編組網(wǎng)絡(luò)化半自主武器研究的真實(shí)意圖和未來科技發(fā)展趨勢一致：人機(jī)融合智能系統(tǒng)腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能混合智能“人在回路”的混合智能基于認(rèn)知計(jì)算的混合智能腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能腦與機(jī)器的雙向信息傳遞是混合智能一個(gè)關(guān)鍵問題，腦機(jī)接口技術(shù)是重要突破方向腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能人機(jī)混合、腦機(jī)接口是美軍未來六大顛覆性基礎(chǔ)研究領(lǐng)域中的核心問題之一：

美國國防部2013-2017年科技發(fā)展“五年計(jì)劃”提出了未來重點(diǎn)關(guān)注的六大顛覆性基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。包括：量子信息與控制技術(shù))、認(rèn)知神經(jīng)學(xué)、等。其中對于認(rèn)知科學(xué)，顛覆性應(yīng)用包括：“人機(jī)合一”控制系統(tǒng)(意識操控機(jī)器)與“超級士兵”(人腦功能增強(qiáng))。使美軍士兵人體效能大幅增強(qiáng)，通過人體外骨骼使人-機(jī)(Human-Machine)達(dá)到高度融合，顛覆未來作戰(zhàn)模式思維干擾與控制：使美軍具備干擾敵方人員大腦功能的不對稱作戰(zhàn)優(yōu)勢具有完全自主學(xué)習(xí)能力的高智慧機(jī)器人腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能報(bào)告直接指出，要實(shí)現(xiàn)這些顛覆性的技術(shù)，要具備的核心能力之一就是“工程系統(tǒng)的直接心靈操控”，也就是我們所說的“腦機(jī)交互技術(shù)”腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能2009年美國國家科學(xué)院出版了由神經(jīng)科學(xué)未來軍事應(yīng)用委員會撰寫的《神經(jīng)科學(xué)在來軍事中的應(yīng)用》。報(bào)告指出了二十年內(nèi)神經(jīng)科學(xué)在軍事領(lǐng)域的14個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域，其中第9項(xiàng)“認(rèn)知狀態(tài)檢測與威脅評估技術(shù)研究”與第11項(xiàng)“腦-機(jī)界面系統(tǒng)研制”，和腦機(jī)交互技術(shù)直接相關(guān)。第2、5、14項(xiàng)則和腦機(jī)交互技術(shù)間接相關(guān)腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能美軍在(認(rèn)知)神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究工作主要分為兩大類增強(qiáng)自身戰(zhàn)斗力：提高軍人認(rèn)知與作業(yè)能力，以及實(shí)現(xiàn)武器裝備的認(rèn)知驅(qū)動有效殺傷敵人：導(dǎo)致識別和控制人類的認(rèn)知、思想、行為、意圖等不符合倫理學(xué)要求的精神活動腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能美國“陸軍行為與社會科學(xué)研究所”和“陸軍研究實(shí)驗(yàn)室”近年來聯(lián)合成立了“認(rèn)知與神經(jīng)工藝學(xué)技術(shù)協(xié)作聯(lián)盟”,

該組織采取多種方法(遺傳學(xué)、計(jì)算仿真、神經(jīng)影像學(xué)等)優(yōu)化武器系統(tǒng)與士兵間的信息傳輸，確定影響任務(wù)決策的精神狀態(tài)和個(gè)體差異，以及開發(fā)軍事環(huán)境下神經(jīng)過程個(gè)性化分析技術(shù)等。腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能2012年英國皇家科學(xué)協(xié)會公布了一份名為《神經(jīng)科學(xué),沖突和安全》的報(bào)告詳細(xì)分析了當(dāng)前包括神經(jīng)藥物學(xué)、功能腦成像、腦機(jī)交互系統(tǒng)等神經(jīng)科學(xué)的前沿技術(shù)在增強(qiáng)己方人員戰(zhàn)場能力、削弱敵方人員戰(zhàn)場能力方面的應(yīng)用。腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能DARPA在2004年投入2400萬美元資助―思維控制機(jī)器人的研究工作DARPA資助的“基于神經(jīng)科學(xué)的情報(bào)分析系統(tǒng)”項(xiàng)目利用EEG(腦電圖)來檢測大腦的對遙感圖像中的某種特征的感知識別信號DARPA于2016年開展一個(gè)叫做“神經(jīng)工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)”(NESD)的研究項(xiàng)目，研發(fā)一種可植入人體的神經(jīng)接口，能夠使人類大腦直接與電腦連接。腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展概況腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能“國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要,2006-2020年”中正式將腦機(jī)交互列為“腦與認(rèn)知科學(xué)”基礎(chǔ)研究重大科學(xué)前沿的核心課題未來中國腦計(jì)劃，將腦機(jī)接口作為重要研究領(lǐng)域科技委、陸軍、海軍、空軍、裝備部等機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始資助腦機(jī)接口研究腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能信息技術(shù)引領(lǐng)企業(yè)已經(jīng)開始進(jìn)入這一領(lǐng)域

馬斯克：成立Neuralink公司，升級人類自身Facebook：基于意念的信息傳遞“經(jīng)濟(jì)學(xué)人”雜志：腦機(jī)接口技術(shù)將是下一個(gè)風(fēng)口腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能國內(nèi)工作：清華大學(xué)BCI團(tuán)隊(duì)：實(shí)驗(yàn)范式在信息傳輸速率方面保持著國際領(lǐng)先地位華南理工大學(xué)BCI團(tuán)隊(duì)：信號處理實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁瀏覽、輪椅控制等多套研究平臺國防科技大學(xué)BCI團(tuán)隊(duì)：系統(tǒng)集成

實(shí)現(xiàn)了步行機(jī)器人、康復(fù)車、汽車的低速運(yùn)動控制……腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能授課內(nèi)容介紹腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口的技術(shù)原理腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展趨勢腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口(Brain-ComputerInterface,BCI)作為人機(jī)交互的最高形式，是連接人與外部空間和機(jī)器系統(tǒng)之間的橋梁，它將人腦的高度認(rèn)知能力與機(jī)器系統(tǒng)的快速運(yùn)算、龐大存儲和能量控制能力結(jié)合，最終達(dá)到生物智能和機(jī)器智能的融合-混合智能。腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口起源于上世紀(jì)70年代，是美國國防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局(DARPA)率先開始支持的。已有50年發(fā)展史，但高速發(fā)展是近二十年的事情，目前已經(jīng)進(jìn)入飛速發(fā)展期。什么是腦機(jī)接口技術(shù)？腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口在人或動物腦與外部設(shè)備間創(chuàng)建的直接單向/雙向信息通路“腦”泛指腦或特定神經(jīng)系統(tǒng)；“機(jī)”意指任何信息處理或計(jì)算的設(shè)備，可以是簡單電路，也可以是復(fù)雜的超級計(jì)算設(shè)備什么是腦機(jī)接口技術(shù)？腦機(jī)接口技術(shù)概述什么是腦機(jī)接口技術(shù)？腦機(jī)接口技術(shù)概述將人類的歸納推理等智力活動和計(jì)算機(jī)的演繹、符號運(yùn)算等能力結(jié)合起來可補(bǔ)助人體功能，擴(kuò)展人類行動范圍是實(shí)現(xiàn)無人系統(tǒng)智能化的一個(gè)有效渠道可判斷乃至影響大腦狀態(tài)，評估和提升人類認(rèn)知能力可恢復(fù)殘障人士的部分身體機(jī)能，如運(yùn)動、視覺等為什么需要腦與機(jī)器的交互？腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)交互技術(shù)將人腦作為一個(gè)環(huán)節(jié)鏈入現(xiàn)在化武器系統(tǒng)中，可以帶來如下好處：實(shí)現(xiàn)人類智慧與高通量計(jì)算的高度融合，實(shí)現(xiàn)生物智能和機(jī)器智能的融合-混合智能是實(shí)現(xiàn)人工智能的一條新途徑研究腦機(jī)充分結(jié)合的智能化武器裝備操控方法是目前提升武器裝備操作性能、促進(jìn)作戰(zhàn)效能的充分發(fā)揮的一種合理選擇腦機(jī)交互技術(shù)在“無人作戰(zhàn)系統(tǒng)”中有潛在應(yīng)用可以對操作者的心理狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，建立有效的人機(jī)反饋機(jī)制為什么需要腦與機(jī)器的交互？腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口技術(shù)的分類腦機(jī)接口單向雙向腦機(jī)接口侵入式部分侵入式非侵入式腦機(jī)接口P300運(yùn)動想象視覺誘發(fā)腦肌電混合神經(jīng)元編碼早期工作：行為和神經(jīng)信號的聯(lián)系BCI誕生于上世紀(jì)七十年代。美國國防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局（DARPA）的支持下，美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校JacquesVidal教授開展了相關(guān)研究并在學(xué)術(shù)論文里面首次使用了“BrainComputerInterface”一詞誘發(fā)信號的波形和“注意力”、“刺激類型”、“刺激的認(rèn)知含義”等因素之間的關(guān)系腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口技術(shù)的重要早期研究早期工作：行為和神經(jīng)信號的聯(lián)系20世紀(jì)70年代，Schmidt等證實(shí)猴在閉環(huán)條件下可自由控制初級運(yùn)動皮層中單個(gè)神經(jīng)元的放電頻率20世紀(jì)80年代，Apostolos找到了獼猴上肢運(yùn)動方向和運(yùn)動皮層中單個(gè)神經(jīng)元放電模式的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)一組神經(jīng)元能夠編碼肢體運(yùn)動PhillipKennedy利用電極植入術(shù)在猴上建造了第一個(gè)皮層內(nèi)腦機(jī)接口腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口技術(shù)的重要早期研究早期工作:行為和神經(jīng)信號的聯(lián)系1990年，杜克大學(xué)的MiguelNicolelis提取夜猴皮層運(yùn)動神經(jīng)元的信號實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人手臂的控制實(shí)驗(yàn)。2002實(shí)現(xiàn)對機(jī)械臂運(yùn)動軌跡的重現(xiàn)腦機(jī)接口技術(shù)的重要早期研究腦機(jī)接口技術(shù)概述1999年，Nicolelis：大鼠運(yùn)動區(qū)神經(jīng)元發(fā)放信號對簡單肢體動作的編碼能力問題。在運(yùn)動區(qū)和丘腦腹外側(cè)核利用16導(dǎo)MEA采集了33個(gè)神經(jīng)元的信號。腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口技術(shù)的重要早期研究2008年，Nicolelis：美國的一只猴子利用“意念”控制了東京一個(gè)機(jī)器人的行走，延遲時(shí)間小于20ms,快于神經(jīng)肌肉系統(tǒng)2000年，Wessberg等利用神經(jīng)元群信號高精確的恢復(fù)了猴子手臂運(yùn)動軌跡，利用提取出的運(yùn)動軌跡，在機(jī)械臂上“復(fù)制”了手臂的運(yùn)動。研究清楚表明神經(jīng)信號包含足夠信息以重建肢體運(yùn)動，通過神經(jīng)系統(tǒng)直接控制外設(shè)進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)動是可行的。腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口技術(shù)的重要早期研究早期工作:行為和神經(jīng)信號的聯(lián)系1999年，哈佛大學(xué)的GarrettStanley記錄了177個(gè)神經(jīng)元的脈沖列，重建了向猴播放的八段視頻，從結(jié)果可辨認(rèn)物體和場景腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口技術(shù)的重要早期研究早期工作:針對人的工作奧地利Graz技術(shù)大學(xué)BCI實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了虛擬鍵盤拼寫、神經(jīng)假肢控制德國圖賓根大學(xué)BCI實(shí)驗(yàn)室通過自主調(diào)節(jié)皮層電位實(shí)現(xiàn)了字符拼寫、上網(wǎng)瀏覽等紐約Wadsworth中心實(shí)現(xiàn)了二維平面內(nèi)的光標(biāo)移動控制，并制定了BCI2000軟件協(xié)議腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口技術(shù)的重要早期研究

大腦的運(yùn)行是一首交響曲，不同的神經(jīng)元有著不同的音色，他們?nèi)诤掀饋硇纬闪嗣烂畹囊魳?。如果要?fù)原這首交響曲，你必須在時(shí)空上復(fù)原所有的演奏單元。但是如果你只是想捕捉旋律，復(fù)原個(gè)別的演奏者也就足夠了。這正是腦機(jī)接口在做的事情，通過捕捉局部信息復(fù)原復(fù)雜思維和人體具體行為。腦機(jī)接口技術(shù)概述授課內(nèi)容介紹腦機(jī)接口技術(shù)概述腦機(jī)接口的技術(shù)原理腦機(jī)接口與“人在回路”的混合智能腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展趨勢腦機(jī)接口的技術(shù)原理神經(jīng)元發(fā)放信號(Spike)局部場電位信號(LocalFieldPotential,LFT)皮層電位信號(ECoG)腦電波信號(EEG)血流量、血容量血氧依賴水平(BOLD)神經(jīng)電信號與神經(jīng)代謝信號神經(jīng)元發(fā)放信號利用微電極或者微電極陣列在神經(jīng)元胞體或者軸突處采集。腦機(jī)接口的技術(shù)原理神經(jīng)元發(fā)放信號利用微電極或者微電極陣列在神經(jīng)元胞體或者軸突處采集。腦機(jī)接口的技術(shù)原理皮層場電位和皮層電位（ECoG）利用微電極、微電極陣列、ECoG電極在神經(jīng)元附近或者皮層表面采集。腦機(jī)接口的技術(shù)原理EEG信號的神經(jīng)機(jī)制與時(shí)空特征EEG信號是在頭皮位置采集到的信號，它是皮層內(nèi)神經(jīng)元的突觸前電位、突出后電位、神經(jīng)元發(fā)放、局部場電位、皮層電位等眾多電信號綜合的結(jié)果，其綜合過程是未知的腦機(jī)接口的技術(shù)原理EEG信號的神經(jīng)機(jī)制與時(shí)空特征在大腦執(zhí)行不同信息處理任務(wù)時(shí)，多種電信號會有不同的時(shí)空分布特征，匯聚起來將產(chǎn)生具有不同時(shí)空特征的電波信號電波信號的時(shí)空模式是對大腦信息處理狀態(tài)的一種反應(yīng)，但是信息量是非常有限的通過對EEG時(shí)空模式進(jìn)行分類，可以大致判斷大腦在處理什么樣的信息腦機(jī)接口的技術(shù)原理EEG信號的神經(jīng)機(jī)制與時(shí)空特征EEG信號的主要特征是節(jié)律：腦機(jī)接口的技術(shù)原理腦波種類頻率人體狀態(tài)Delta(δ)：測量深度睡眠0.1~3Hz深度睡眠且沒有做夢時(shí)Theta(θ)4~7Hz成人情緒受到壓力時(shí)，尤其是失望或挫折Alpha(α)：催眠音樂8~15Hz放松、平靜、閉眼但清醒時(shí)Beta(β)：莫扎特音樂LowRange12.5~16Hz放松但精神集中MiddleRange16.5~20Hz思考、處理接收到外界訊息(聽到或想到)HighRange20.5~28Hz激動、焦慮Gamma(γ)：歡快的音樂、小提琴25~100Hz(通常在40Hz)提高意識、幸福感、減輕壓力、冥想Lambda(λ)誘發(fā)電位眼睛受光刺激時(shí)100ms后誘發(fā)(又稱作P100)P300：認(rèn)知任務(wù)的出現(xiàn)誘發(fā)電位看到或聽到腦中想像的東西時(shí)300ms后誘發(fā)EEG信號的神經(jīng)機(jī)制與時(shí)空特征腦機(jī)接口的技術(shù)原理EEG信號的神經(jīng)機(jī)制與時(shí)空特征10~20電極布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)64電極布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)腦機(jī)接口的技術(shù)原理血容量和血流量信號使用光學(xué)功能成像、激光多普勒儀等測綠光波段敏感血流量、紅光波段敏感血容量典型觀測法工具為近紅外成像腦機(jī)接口的技術(shù)原理近紅外信號的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)電極分為發(fā)射極和接受極發(fā)射極射出近紅外光，透射入人腦，腦內(nèi)的去氧血紅蛋白濃度、血流量、血容量等代謝生理量將影響光的吸收率，吸收率的變換可以由接受極檢測到。因此接受極的信號可以視作是腦內(nèi)代謝變化的某種反應(yīng)腦機(jī)接口的技術(shù)原理近紅外信號的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)普遍認(rèn)為代謝信號和神經(jīng)信號是存在某種目前未知的耦合關(guān)系的接受極信號的時(shí)空模式可以用來解碼大腦的狀態(tài)，因此也可以用于腦機(jī)接口領(lǐng)域的研究腦機(jī)接口的技術(shù)原理接下來，是以EEG信號為例，說明從腦功能狀態(tài)到腦信號模式再到控制命令的轉(zhuǎn)換是如何實(shí)現(xiàn)的，這主要涉及三種基于EEG的腦機(jī)范式腦機(jī)接口的技術(shù)原理腦機(jī)接口的三種主要范式：實(shí)現(xiàn)從腦功能狀態(tài)到腦信號模式再到控制命令的轉(zhuǎn)換認(rèn)知過程很難單純歸因于大腦某一局部組織、細(xì)胞或神經(jīng)遞質(zhì)的改變，所以通過解釋底層神經(jīng)電活動難以解碼具體的認(rèn)知過程實(shí)際上是通過腦神經(jīng)代謝狀態(tài)產(chǎn)生控制命令的腦機(jī)接口的技術(shù)原理腦機(jī)交互范式P300電位運(yùn)動想像穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的三種主要范式：實(shí)現(xiàn)從腦功能狀態(tài)到腦信號模式再到控制命令的轉(zhuǎn)換腦機(jī)接口的技術(shù)原理腦機(jī)接口的三種主要范式：實(shí)現(xiàn)從腦功能狀態(tài)到腦信號模式再到控制命令的轉(zhuǎn)換腦機(jī)接口需要的是一種綜合性的信號，可以通過標(biāo)準(zhǔn)流程采集。相對于解碼任務(wù)要有足夠的復(fù)雜度，同時(shí)要能夠足夠的簡潔P300電位就是一種“綜合性”信號，它與認(rèn)知過程有密切關(guān)系，是探測認(rèn)知活動的“窗口”腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于事件相關(guān)電位的腦機(jī)接口：主要成分事件相關(guān)電位(ERP)是一種特殊的腦誘發(fā)電位，可反映認(rèn)知過程中大腦的神經(jīng)電生理變化，也被稱為認(rèn)知電位經(jīng)典的ERP主要成分包括外源性成分P1、N1、P2和內(nèi)源性成分N2、P3腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于事件相關(guān)電位的腦機(jī)接口：主要成分P3(P300)是ERP中最受關(guān)注和研究的一種內(nèi)源性成分，也是腦機(jī)接口中應(yīng)用最多的信號。在某種程度上，P3就成了ERP的代名詞腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于事件相關(guān)電位的腦機(jī)接口：P300信噪比低，一般需要經(jīng)過多次平均來獲得理想的波形。這一點(diǎn)影響了基于P300的腦機(jī)接口的實(shí)時(shí)性腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于事件相關(guān)電位的腦機(jī)接口：P300通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可將P300和某個(gè)預(yù)設(shè)的認(rèn)知任務(wù)聯(lián)系起來在數(shù)據(jù)中偵測到P300，則說明大腦執(zhí)行了相應(yīng)的認(rèn)知任務(wù)例如：設(shè)定的任務(wù)是輸入字母。為了達(dá)到這個(gè)目的，我們將所有的字母排列在屏幕上，并且字母按照某種規(guī)律依次高亮。如目前要輸入字母N，我們看到N高亮，這時(shí)腦電波就會出現(xiàn)P300成分。這樣計(jì)算機(jī)通過P300出現(xiàn)的時(shí)間就可以反推出是要輸入N這個(gè)字母腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于事件相關(guān)電位的腦機(jī)接口：P300基于P300的腦機(jī)接口主要完成的是對開關(guān)量的控制，如果被控任務(wù)可以分解為一系列的開關(guān)量的選擇，就可以使用這一腦機(jī)接口策略

通過設(shè)置多個(gè)開關(guān)量可以使得控制任務(wù)變得復(fù)雜，但控制的實(shí)時(shí)性也會降低腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于事件相關(guān)電位的腦機(jī)接口：P300

控制打開燈光、關(guān)閉電視等

控制機(jī)器人直線行走和停止。這一任務(wù)可以看成是“行走”這一開關(guān)量的控制，有輸入“1”

就行走，輸入“0”就停止。設(shè)置三個(gè)開關(guān)量我們就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)/停止、后退/停止、左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)例：腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于事件相關(guān)電位的腦機(jī)接口：P300P300腦機(jī)接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心關(guān)注點(diǎn)是：如何合理巧妙地分解控制任務(wù)，把一個(gè)復(fù)雜的控制任務(wù)設(shè)置成一系列的開關(guān)量如何合理巧妙的將開關(guān)量的選擇設(shè)置成認(rèn)知任務(wù)如何用最少的時(shí)間可靠的觸發(fā)和檢測P300信號腦機(jī)接口的技術(shù)原理腦機(jī)交互范式P300電位運(yùn)動想像穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的三種主要范式：腦機(jī)接口的技術(shù)原理運(yùn)動想象的基本原理人腦在想象各種任務(wù)時(shí)，大腦皮層也會有某種程度的激活，這一激活同樣可以產(chǎn)生可以偵測到的腦電波想象不同的運(yùn)動任務(wù)會產(chǎn)生不同時(shí)空模式的腦電波腦機(jī)接口的技術(shù)原理運(yùn)動想象的基本原理將不同的想象任務(wù)和不同的控制命令關(guān)聯(lián)起來就可以實(shí)現(xiàn)對對象的控制目前常用的運(yùn)動想象有左手運(yùn)動、右手運(yùn)動、腳部運(yùn)動、舌頭運(yùn)動。腦機(jī)接口的技術(shù)原理運(yùn)動想象示例：康復(fù)車控制腦機(jī)接口的技術(shù)原理運(yùn)動想象示例：汽車行進(jìn)控制腦機(jī)接口的技術(shù)原理運(yùn)動想象示例：汽車倒車入庫控制腦機(jī)接口的技術(shù)原理腦機(jī)交互范式P300電位運(yùn)動想像穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的三種主要范式：腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于視覺誘發(fā)電位腦機(jī)范式的基本原理腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于視覺誘發(fā)電位腦機(jī)范式的基本原理在視覺初級皮層采集，也就是大腦的枕葉區(qū)域大腦對視覺輸入的響應(yīng)是高度非線性的，但對輸入中的頻率成分其響應(yīng)基本可以保持頻率第一個(gè)SSVEP-BCI系統(tǒng)由清華大學(xué)的高小榕教授等人首次提出腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于視覺誘發(fā)電位腦機(jī)范式的基本原理通過對EEG信號與刺激頻率在頻域上的匹配分析，確定EEG信號的調(diào)制頻率和其所對應(yīng)的刺激目標(biāo)視覺刺激的光源可以由獨(dú)立的發(fā)光二極管，或者CRT,LED,LCD電腦顯示器等設(shè)備提供將輸入頻率和控制命令聯(lián)系起來，就可以將反編碼過程變成一個(gè)控制過程腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于視覺誘發(fā)電位腦機(jī)范式的基本原理

SSVEP頻譜特征示意圖與經(jīng)典SSVEP-BCI系統(tǒng)刺激范式界面腦機(jī)接口的技術(shù)原理基于視覺誘發(fā)電位腦機(jī)范式的特點(diǎn)輸入效率和P300相當(dāng)，低于運(yùn)動想象需要有視覺輸入，目前界面不夠優(yōu)美，不適合長時(shí)間、大強(qiáng)度的控制任務(wù)可靠的輸入自由度在3~5個(gè)不同輸入間存在顯著干擾腦機(jī)接口的技術(shù)原理視覺誘發(fā)電位示例：字符拼寫腦機(jī)接口的技術(shù)原理補(bǔ)充討論：侵入式腦機(jī)接口微電極陣列皮層電