请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
点击联系客服
客服QQ:509006671 客服微信:mengfeiseo
查看: 10|回复: 1

用思想抓住你感受不到的东西有多难?

[复制链接]

1

主题

1

帖子

-7

积分

限制会员

积分
-7
发表于 2021-6-9 17:50:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
编辑:这篇文章出自微信公众号《果皮》(ID:Guokr42),作者:贾逸,编辑:小毛巾,有识之士,

科幻剧《爱、死亡与机器人》中有一部是角色通过头部穿戴设备用意念操纵怪兽相互加快的装置,这是可以通过意念操纵的装置——脑机接口(BCI)。





主人公通过头戴设备用意念控制怪兽(《爱、死亡与机器人》)剧照

意念能操控,但没手感啊

现在,一些脑机界面允许我们用眼睛打字,猴子看屏幕玩游戏,但在科幻剧里操纵怪兽打架,或者只接受一个掉下来的杯子,如果没有手感,就很难做到。(威廉莎士比亚、哈姆雷特、电脑名言)。

我们习惯了来自四肢和手的感觉,甚至意识不到这些感觉有多重要。(亚里士多德,政治伦理)使用没有触觉反馈的脑机界面,就像操纵捕捉玩偶的机器一样。好像抓对了。抓紧了吗?好像抓不到。不钻洋娃娃吗?我们看不出——很难抓住你完全感受不到的东西。





很难抓住你完全感受不到的东西。

因脊椎损伤而丧失运动能力的患者可以利用脑机接口进行简单的意识操作。传统的脑机界面主要是视觉调节机器人手臂抓住物体移动,像我们戴洋娃娃一样缺乏真实感,所以动作会非常笨拙和缓慢。(大卫亚设,Northern  Exposure(美国电视),电脑名言)参与脑机接口实验的患者也表示:“只有视觉反馈的时候,只能看到那只手撞在那个物体上。”如果我用它捡东西,有时东西会掉下来。”“。

如何让意识在操作机器时有真正的感觉?答案是双向脑机接口,即脑-机-脑。大脑意识操作机器后,机器可以将触觉刺激反馈到大脑进行实时操作。

“脑-机-脑”更胜一筹

最近,美国匹兹堡大学的研究小组在《科学》发表了最新的双向脑机接口研究结果,允许利用机械臂捡起物体也能向人脑提供直接的触觉反馈。

参与研究的内森科普兰(Nathan  Copeland)在2004年因交通事故成为瘫痪患者,只有手腕、几根手指和部分肩膀仍然有意识。他从6年前开始参与实验室的脑机接口研究。





科普兰创意操纵机器人手臂,人握手,UPMC/Pitt  Health  Sciences

这个实验使他成为世界上第一个同时将微电极阵列植入大脑运动皮层和体感层的人,体感层是处理来自大脑的感觉信息的大脑区域。这样,脑机界面解码了他的运动意图,不仅能操作机械臂,还能感受到触觉反馈。

刚开始科普兰参加实验时,接受了用视觉操作机械臂的传统训练。三年后,科普兰可以非常熟练地使用想法,使机器人胳膊能够移动或抓住立方体。但是健全的人类只需要5秒钟。科普兰通常需要20秒左右。

光是视觉控制就达到了瓶颈,研究人员决定,KFLAN接受机器人手臂的触觉反馈,打通从机器到大脑的双向反馈路径。





用触觉反馈完成同样的任务需要节省很多时间。在成果好的时候,甚至不到4秒就能完成任务。[1]

在机器人手臂的手指根部安装扭矩传感器,检测手指运动引起的旋转力,模拟人类手指感受到压力时的电信号,通过脑机接口将电信号传递到植入科普兰头皮内部的微电极阵列中,科普兰就能感受到机器人手臂触摸到的物体。

因此,科普兰经历了压力和轻微的刺痛、刺痛、刺痛的感觉。这种触觉反馈的强度取决于手对物体施加的力的大小
化,这让他的训练成果突飞猛进。从前,他会犹豫地摸索,试图确定自己的确抓住了东西。现在有了触觉反馈,他要完成抓握任务,只要10秒就够了,时间缩短了一半。

机械手臂所增加的触觉传感器,实现了和生物体类似的“实时传导”,大脑对手部触觉的延滞时间大约为30毫秒,而传感器每20毫秒就向脑机接口发送一次信号。这种实时的反馈让科普兰觉得非常自然,“这种控制非常符合直觉,以至于我基本上只是在想事情,但好像是在移动我自己的手臂。”

触觉不太真实,大脑还连着线
双向脑机接口可以让人意念操控机械臂做出完整和自然的动作,对帮助瘫痪病人恢复运动能力来说是一大进步。

不过,这种脑机接口技术仍然受到较多的限制,它需要依靠庞大的有线设备与受试者的大脑进行连接。

去年马斯克曾展示了精巧轻便的无线连接设备,类似的装备如果能投入使用,将省去不少麻烦。



马斯克让猴子用意念打游戏,这里的脑机接口设备便是无线的

丨Neuralink

另外,触觉反馈的真实度有待提高,现有的传感器仍无法像真实人类的手一样来控制微妙的力道、完成更复杂的任务。科学家们正在探索通过在病人四肢中装入电极,再配合外骨骼来恢复运动能力。也许有一天,瘫患者操控的不再是机械手臂,而是自己原本的手脚。

未来,这项技术可能让许多瘫痪的患者实现部分自由,比如不必依赖看护者就能给自己倒杯水,并把这杯水送到嘴边。类似这样的“小事”,对他们来说会是改变生活的“大事”。

参考文献
[1] Flesher S N, Downey J E, Weiss J M, et al. A brain-computer interface that evokes tactile sensations improves robotic arm control[J]. Science, 2021, 372(6544): 831-836.

[2]https://www.wired.com/story/this-brain-controlled-robotic-arm-can-twist-grasp-and-feel/
回复

使用道具 举报

0

主题

283

帖子

-70

积分

限制会员

积分
-70
发表于 2021-6-9 18:05:52 | 显示全部楼层
不错,支持下楼主
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

QQ|无图版|手机版|小黑屋|汕头@IT精英团

Powered by Discuz! X3.4 © 2021 Comsenz Inc.

GMT+8, 2021-6-25 15:24 , Processed in 0.432608 second(s), 40 queries .

快速回复 返回顶部 返回列表