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腦機接口關(guān)鍵技術(shù):采集技術(shù)、刺激技術(shù)、范式編碼技術(shù)等

來源:中國信息通信研究院     編輯:創(chuàng)澤   時間:2022/12/21   主題:其他 [加盟]

腦機接口作為新興技術(shù),為大腦與外部直接交互提供了新的解決 思路,在新一輪的技術(shù)升級中被給予厚望。

腦機接口關(guān)鍵技術(shù)包括采集技術(shù)、刺激技術(shù)、范式編碼技術(shù)、解碼算法技術(shù)、外設(shè)技術(shù)和系統(tǒng)化技術(shù)。其中,采集技術(shù)研發(fā)重點包括 采集端和信號處理端。采集端常規(guī)技術(shù)手段包括電采集、磁采集、近 紅外采集等手段,其中電采集為主流研發(fā)方向,磁和近紅外等采集技 術(shù)因為成本和技術(shù)成熟度等制約,距離應(yīng)用落地相對更遠。信號處理 端涉及模擬芯片和數(shù)字芯片。由于當前腦機接口系統(tǒng)所用的數(shù)字芯片多為行業(yè)通用芯片,所以重點介紹模擬芯片的發(fā)展。刺激技術(shù)重點介紹腦深部電極刺激(Deep Brain Stimulation, DBS)閉環(huán)控制的進展, 以及腦機接口技術(shù)在助盲領(lǐng)域的最新進展。范式編碼和解碼算法技術(shù) 介紹了當前主流研究進展。由于外控技術(shù)和系統(tǒng)化技術(shù)的創(chuàng)新多在于 工程集成,因此不在此介紹。

腦機接口技術(shù)的應(yīng)用場景按照信息流向分為腦狀態(tài)檢測、神經(jīng)調(diào)控和對外交互三類。從信息流向來看,腦狀態(tài)檢測是信息從大腦流向 外部和外設(shè),神經(jīng)調(diào)控則是信息從外部和外設(shè)流向大腦,而對外交互則是信息的雙向流動,因此重點圍繞信息的利用、交互和反饋來介紹 腦機接口系統(tǒng)在不同場景下的典型應(yīng)用以及系統(tǒng)在各方面性能上的 需求





非植入式主流解碼技術(shù):分解算法

黎曼幾何算法通?梢杂糜趯ΨQ正定(SPD)矩陣的空間上應(yīng)用 運算,進而提供一個統(tǒng)一的框架來處理不同的腦機接口范式,黎曼框架由于具有擴展性

植入式主流解碼技術(shù)-卡爾曼濾波器

類腦解碼器成為新一代解碼方法,得到類腦的解碼器可用于腦機接口控制,腦機接口系統(tǒng)在使用過程中,閉環(huán)控制的練習可以導致神經(jīng)元為適應(yīng)用戶的運動系統(tǒng)而發(fā)生變化

范式編碼技術(shù)-被動式范式

穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(Steady-state visual evoked potentials,SSVEP)刺激范式朝向更高效,更舒適和更自然發(fā)展,應(yīng)用在高速率腦機接口打字交互系統(tǒng)

范式編碼技術(shù)-.主動式范式(Motor Imagery, MI)

MRCP 和運動想象是不依賴于外部刺激的,由人體真實運動意圖誘發(fā)的主動式腦機接口范式,相較于運動想象,MRCP不依賴于重復的運動想象

腦機接口系統(tǒng)的關(guān)鍵指標:性能指標 可用性指標

性能和可用性兩方面提出滿足五大需求的腦機接口系統(tǒng)關(guān)鍵指標,性能指標包括響應(yīng)時間,識別正確率,可輸出指令數(shù)量和菲茨吞吐量,可用性指標包括易用性,長效性,魯棒性,安全性和互操作性

中國信通院《腦機接口總體愿景與關(guān)鍵技術(shù)研究報告》

從性能指標與可用性指標兩個方面有效衡量腦機接口系統(tǒng)是否滿足五大需求;腦機接口的實現(xiàn)也離不開核心關(guān)鍵技術(shù)的支撐,腦狀態(tài)檢測神經(jīng)調(diào)控和對外交互技術(shù)等

情感計算白皮書2022:描繪了情感計算的學科全景

對指導學科建設(shè)和重大科研基金立項具有導向作用;有助于引導廣大科技工作者面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場和重大實際需求開展科研攻關(guān),促進相關(guān)從業(yè)人員對技術(shù)全景加深理解和認知

中國電子技術(shù)標準化研究院:腦機接口標準化白皮書(2021版)

闡述了腦機接口技術(shù)的基本概念,分類,相關(guān)理論與技術(shù)和全球產(chǎn)業(yè)情況,梳理了國際相關(guān)標準化組織,進一步推動腦機接口標準化工作,支撐類腦智能產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)展

中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟發(fā)布《腦機接口技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用白皮書》

腦機接口是腦科學和類腦智能研究的重要方向,腦機接口技術(shù)進入了快速發(fā)展階段,在信號獲取和處理,解碼算法和系統(tǒng)實現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得了很多突破性進展

混合腦機接口控制機械臂

一種機器人末端執(zhí)行器位置控制的新方法,即合理地控制手臂各位置的連桿。用戶可以自由的選擇要控制的連桿

腦機融合技術(shù)或許會成為未來人工智能的一個熱門方向

腦機融合技術(shù),就是通過芯片和傳感器,用大腦控制各種設(shè)備能治療大腦損傷和缺陷,還能大大增強人類的認知與行為能力。
資料獲取
腦機接口
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