近日，來自天津大學神經工程團隊的兩名“95后”同學，用腦電波寫出了“福”字。他們告訴總臺央廣中國之聲記者，這個“福”字是通過團隊自主研制的“哪吒”多腦協控智臂系統，由兩人的腦電波共同操作智能機械臂書寫。這項技術還可以給哪些應用領域添“福”添彩?

“95后”大學生用腦電波寫“福”字

未來將推出楷書、行書版本

在天津大學神經工程團隊的實驗室里，“95后”劉洋、羅睿心戴好“哪吒”多腦協控智臂布滿電極的腦電采集帽，面對屏幕上的視圖書寫板，將注意力集中在構字筆畫上。在沒有任何外界輔助，僅靠腦電控制的情況下，兩人通過“哪吒”系統齊“心”協力，在三分鐘內，讓機械臂一筆一畫地寫出一個“福”字。

天津大學神經工程團隊研一學生劉洋介紹，“書寫前，眼睛要盯著屏幕上的視圖書寫板，它會采集實時腦電信號，然后經過處理后傳給機械臂。首先要確定這個字筆畫的起點和終點，然后連線寫出一筆。如果沒有經過訓練，這個字寫出來可能不會很工整。”

據了解，相比于2019年研發的第一代單人腦控智能機械臂系統，這套系統首次采用“腦腦”協同作業方式，其操控效率和信息傳輸速率相比于單人作業提升了一倍以上，同時將腦控視圖空間分辨率提升，可以勝任更加精細復雜的任務。天津大學神經工程團隊研一學生羅睿心說，團隊通過多次試驗，最終決定以任務負荷作為刺激編碼策略的指征，這樣分工兩個人的工作量基本相當，速度也最快。為了最大程度優化效率，兩人共同書寫一個福字，并非按照福字的左右結構分工。

羅睿心：之前是用單人書寫的腦控機械臂，今年采用雙人合作方式，兩人協同完成同一任務，我們就得考慮需求是否沖突，同時還要提高效率。確定分工后，我們把“福”字按筆畫拆解，分為很多部分。一個人負責書寫福字的偏旁和右邊的口字，另一個人負責書寫福字右上的橫和下面的田字，這樣兩人的工作量基本相當，也是效率最快的一種方式。

羅睿心告訴總臺央廣中國之聲記者，由于機械臂在執行指令時需要時間，目前寫一個福字需要3分鐘，未來會繼續優化效率。

羅睿心：我們現在已經能夠實現對于腦電波的實時解碼了，它識別腦電的速度非常快，當我們將指令傳輸給機械臂時，機械臂書寫需要時間，加起來是三分鐘。

用“意念”寫字，聽起來就充滿科幻色彩。在牛年到來之際，劉洋和羅睿心在團隊的幫助下，寫下了年味十足的“牛”字和“福”字。盡管目前機械臂寫出的字還無法達到書法等級，不過劉洋認為，未來很快能看到機械臂寫出楷書、行書。

為了實現“多腦控一臂”的操控，團隊設計了“哪吒”特定的作業分配和刺激編碼策略。以書寫為例，“哪吒”智能機械臂可以將多維腦控視圖指令映射轉化為統一的6D空間坐標。團隊成員介紹，尋常寫字相當于自己的大腦控制自己的手，而多腦協控智臂系統，則是多個人的大腦控制機械的手，難度可想而知。

據了解，天津大學將這些特別的“福”字作為學校官方微博的抽獎獎品，還會在除夕夜年夜飯活動中把“福”分給留在學校過年的同學。

腦機交互系統將可用于

航空航天、醫療康復領域

天津腦科學中心主任助理、天津大學神經工程團隊許敏鵬老師在接受媒體采訪時表示，未來的腦機交互系統也許會徹底顛覆現有的人機交互方式。“人與人的交流不僅停留在語音或文字，還可能通過心靈進行溝通。”

劉洋介紹，“哪吒”系統高性能腦—機接口技術未來可能會廣泛應用于醫療康復等領域。

劉洋：除了寫字，它還可以幫助殘障人士，應用在醫療康復領域。肢體行動受限的患者，“哪吒”系統可以為他們提供“第三只手”，助他們一臂之力。

近期，天津大學團隊還開發了腦控無人機系統，首次實現了單人對無人機自由度的連續控制。除此之外，多腦協控系統還可能被應用在航空航天等領域。

羅睿心：多腦協同是未來發展的趨勢。比如宇航員在太空中行動，其實非常不方便，許多工作也是不方便完成的。如果多腦協控系統可以成為宇航員的“第三只手”，他們就可以用配合協同的方式去完成復雜的工作。