天津大學(xué)與清華大學(xué)聯(lián)合研發(fā)出一款“雙環(huán)路”腦機接口系統。此系統不僅精度更高、能耗更低，還能處理更為復雜的任務(wù)。
這款基于憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件的無(wú)創(chuàng )演進(jìn)腦機接口系統，成功揭示了腦電發(fā)展與解碼器演化在腦機交互過(guò)程中的協(xié)同增強效應，實(shí)現了人腦對無(wú)人機的高效四自由度操控。2月17日，這一成果在最新一期《自然·電子》上刊發(fā)。
腦機接口能實(shí)現大腦與機器直接信息交流，促進(jìn)生物智能與機器智能融合，被公認為是新一代人機交互和人機混合智能的核心技術(shù)。如何通過(guò)腦機之間的信息交互實(shí)現“互學(xué)習”，進(jìn)而促進(jìn)腦機智能的協(xié)同演進(jìn)，是突破腦機性能瓶頸的重點(diǎn)和難點(diǎn)。但目前腦機交互過(guò)程中大腦與機器的動(dòng)態(tài)耦合機制尚未厘清，導致腦機之間的長(cháng)時(shí)程互適應能力較弱，工作性能隨時(shí)間顯著(zhù)下降。
天津大學(xué)與清華大學(xué)的聯(lián)合研究團隊針對這一難題，發(fā)現腦電信號的非平穩特性與任務(wù)腦電演變密切相關(guān)?；诖?，他們創(chuàng )新性地提出了“雙環(huán)路腦機協(xié)同演進(jìn)框架”，并通過(guò)憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件加以實(shí)現。在“雙環(huán)路”框架下，腦與機的學(xué)習環(huán)路相互協(xié)同，共同促進(jìn)系統性能的提升。
實(shí)驗結果顯示，新方案相較于傳統方案，解碼速度大幅提升，能耗顯著(zhù)降低。更令人矚目的是，在連續6小時(shí)的長(cháng)時(shí)程交互實(shí)驗中，系統性能不僅保持穩定，準確率還提升了約20%。這一成果無(wú)疑為腦機接口技術(shù)的實(shí)用化奠定了堅實(shí)基礎。
天津大學(xué)腦機海河實(shí)驗室教授許敏鵬表示，這項研究不僅實(shí)現了生物智能與機器智能的互適應、互學(xué)習，還為未來(lái)腦機接口系統的發(fā)展提供了重要的理論基礎與技術(shù)支撐。他透露，團隊計劃將這一系統拓展至更多便攜式或可穿戴設備中，以滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的智能人機交互需求。
據了解，此研究由天津大學(xué)與清華大學(xué)團隊合作開(kāi)展：天津大學(xué)腦機海河實(shí)驗室團隊完成協(xié)同演進(jìn)腦機接口軟件系統設計與范式算法實(shí)現，清華大學(xué)集成電路學(xué)院團隊完成協(xié)同演進(jìn)憶阻器神經(jīng)形態(tài)器件硬件設計及憶阻器算法設計部署。（記者張建新、栗雅婷）
