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頭戴小小設(shè)備，看著屏幕上閃爍的216鍵虛擬鍵盤(pán)，就能高速拼寫(xiě)、意念打字——正在天津舉辦的世界智能大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，這“科幻”的一幕已是現(xiàn)實(shí)。5月18日，腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)在第七屆世界智能大會(huì)上正式發(fā)布具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超大指令集高速率非侵入式腦機(jī)接口系統(tǒng)。系統(tǒng)創(chuàng)造了目前非侵入式腦機(jī)接口最大指令集世界紀(jì)錄。相關(guān)研究已發(fā)表于國(guó)際神經(jīng)工程領(lǐng)域權(quán)威期刊，支撐技術(shù)獲批中國(guó)、美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)。

“腦機(jī)接口技術(shù)”指在人腦與外部設(shè)備間建立直接連接通路，讓大腦與機(jī)器實(shí)現(xiàn)“對(duì)話”，是新一代人機(jī)交互、人機(jī)混合智能的關(guān)鍵核心技術(shù)。腦機(jī)接口技術(shù)主要分為侵入式和非侵入式，侵入式腦機(jī)接口技術(shù)安全風(fēng)險(xiǎn)和倫理問(wèn)題不容忽視；而基于頭皮腦電控制的非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)安全、便捷、高效，在消費(fèi)級(jí)和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域更具優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，超大指令集的高效編解碼是非侵入式腦機(jī)接口亟須突破的技術(shù)瓶頸之一。

據(jù)了解，腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了時(shí)-頻-相混合多址的新型編碼范式，首次融合運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位、P300電位和穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位三種腦電特征，成功實(shí)現(xiàn)216鍵的高速拼寫(xiě)操作，在線平均信息傳輸速率保持在每分鐘300比特以上，單指令平均輸出時(shí)間僅1.2秒。系統(tǒng)還集成漢語(yǔ)英語(yǔ)拼寫(xiě)常用音節(jié)信息，支持中英文輸入法一鍵切換，滿足多場(chǎng)景、更靈活的操作需要。

“指令數(shù)量是反映非侵入式腦機(jī)接口核心能力的重要指標(biāo)。”腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室主任助理、天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)教授許敏鵬介紹，國(guó)際上研究的指令集曾長(zhǎng)期居于80指令以下，難以突破百量集的技術(shù)瓶頸。“天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域多次打破世界紀(jì)錄：2019年率先研發(fā)了百指令集腦機(jī)接口系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全鍵盤(pán)字符輸入，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)最大指令集的世界紀(jì)錄。后來(lái)團(tuán)隊(duì)又在國(guó)際上率先突破200指令大關(guān)，再次刷新世界紀(jì)錄。”

目前，團(tuán)隊(duì)已構(gòu)建了從芯片、電極、算法到系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)全鏈條非侵入式腦機(jī)信息交互技術(shù)體系，腦電識(shí)別精度、控制指令數(shù)量和信息傳輸率三項(xiàng)核心指標(biāo)達(dá)到國(guó)際最高水平。

據(jù)介紹，腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室是由天津市布局、依托天津大學(xué)設(shè)立的第六家海河實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室擁有無(wú)創(chuàng)腦機(jī)交互關(guān)鍵核心技術(shù)，布局了國(guó)際最大最全面的腦機(jī)交互專(zhuān)利池，腦電識(shí)別精度、控制指令數(shù)量和信息傳輸率三項(xiàng)核心指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際最高水平。

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