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挑戰不可能:腦力操控大鼠機器人

2017年01月23日13:47 | 來源:人民網-傳媒頻道
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《挑戰不可能》第二季評委王力宏被主持人撒貝寧通過腦電波“操控”

腦力操控生物機器人,這個挑戰項目一聽,就有一種科幻電影的既視感。在《挑戰不可能》的現場,正式挑戰未開始時,王力宏和撒貝寧的體驗前戲“腦電波操控”科技感爆棚。兩人手臂連上電極后,撒貝寧在挑戰者的指導下,大幅度晃自己的手臂,並通過自己的腦電波意念發出指示,成功控制了電極另一端體驗腦電波設備的王力宏,電極傳出的清晰電流感也讓王力宏不斷喊停。神奇從這一刻開始,但接下來的腦力操控大鼠機器人才是見証奇跡的時刻。

腦力操控大鼠機器人的具體挑戰內容是:用腦電波操控小白鼠走迷宮。挑戰迷宮共設置四關,挑戰評審將任意設置前三關以增加小白鼠闖關階段的難度和不確定性,挑戰者將用腦電波操控小白鼠按照評委設置的既定路線前進,第四關后小白鼠需在90秒內穿越沙漠進入飛碟,完成全過程既為挑戰成功。

項目挑戰人是來自浙江大學求是高等研究院和浙江大學計算機人工智能研究所的團隊:帶隊老師許科帝,腦力操控者黃麗鵬,黃麗鵬的搭檔袁盛,美女技術工程師俞超楠和已經畢業的原浙大學生俞一鵬。

五人加一鼠的團隊配合默契。當小白鼠聽話的進入飛碟后,仿若科幻電影中的神奇一幕走進現實,令觀眾驚訝萬分。

腦力操控團隊許科帝老師和團隊隊員黃麗鵬、袁盛、俞超楠、俞一鵬。

腦力操控大鼠機器人 世界范圍內也不多見的挑戰

據帶隊老師許科帝介紹:腦力操控大鼠機器人這項挑戰是結合了腦控無人機的腦控技術和大鼠機器人的控腦技術。

腦控技術是現在的熱門技術,通過大腦運動控制外部的機械能力,這項技術能夠幫助肢體功能有損傷的病人。例如:通過讀取肢體損傷病人的大腦指令去控制機械手,就可以幫助他們恢復生活的自理能力,控制輪椅,就能解決出行問題,如果這個技術可以用在外骨骼上,甚至可以幫助病人重新站起來走路。

而大鼠機器人在今后可以嘗試運用在救援方面,遇到人力難以達到的地方,就由它們替代完成。作為生物機器人的大白鼠相較於機械機器人而言,自身帶有非常完善的運動功能,也不需要格外的能量補給裝置。再加上它們有更強的環境適應能力,因此生物機器人在反恐偵查,環境搜救中都有優勢。

浙大CCNT實驗室在意念控制即腦控技術上有著多年的研究和積累,浙大求是高等研究院則有著豐富的大鼠導航研究成果和經驗。此次在《挑戰不可能》的挑戰項目,正是將兩個實驗室的成果——意念控制和大鼠導航結合起來,實現人腦到大鼠大腦的通信。

此項挑戰分為三個部分,每一部分都有其難點所在。

第一部分是腦力操控者,他必須注意力非常集中,排除現場的各種干擾,沉著冷靜地向大白鼠發出指令,他指令的清晰度直接影響大白鼠的行為。

第二部分是計算機的處理單元。這個單元的原理是通過程序計算識別人的神經信號。具體到操控大白鼠時,操控者需要通過默念“向左轉,向右轉”來發出指令。指令通過計算機讀取后形成電的活動,形成不同的刺激指令傳達給大白鼠。因為白鼠是活的生命體,它有很強的自主意識,所以如果計算時間偏長,白鼠等待的過程就會越長,它的自主意識也會隨之增強,而對指令的接受度就會下降。經過實驗測試,計算機必須在五百毫秒以內,完成指令的接受、讀取、發送,才能操控好白鼠。除了時間因素,計算機在讀取操控者意識的時候還必須區分指令和排除干擾,否則錯誤的指令也會影響白鼠行為。在挑戰不可能現場用到的這套解碼操控者意識的程序,正是參加挑戰的團隊成員們自己寫的。

挑戰的第三部分就是大白鼠了。完成挑戰的白鼠叫“小飛俠”,被看作團隊的一員。“小飛俠”是經過訓練的,因為它必須具有識別指令的能力。

許科帝老師介紹說,在世界范圍內,雖然也有國外的科研團隊使用腦控技術控制生命體,但對象往往是蟑螂這種自主意識沒有那麼強的昆虫,且實驗環境也是在平整的實驗室裡。腦力操控白鼠這種自主意識很強的高級哺乳動物,且在如此復雜的迷宮中,並能夠在央視演播廳這樣一個外界干擾極大的環境裡完成,尚屬首次。

腦力操控團隊與《挑戰不可能》第二季的三位評委合影留念。

熱愛科學的小碼農 央視現場調試程序bug

今年二十四歲的黃麗鵬是此項挑戰的主導成員,他稱自己是一個懷揣很多科幻夢想的碼農。在來參加挑戰之前,實驗室的小伙伴們做了腦控大鼠的測試。黃麗鵬是所有人中腦控完成度最好的,所以由他主挑大梁。

黃麗鵬從小就對編程有極大的興趣。小學六年級時,他通過網上學的編程知識,獨自完成了一個音樂播放器的桌面程序。自此之后他更加篤定要做一名碼農。

黃麗鵬是個情感細膩的理科男,他的本科畢業作品是專門為媽媽設計了一款能夠識別家鄉方言的app。有了這款app后,黃麗鵬媽媽輕鬆的完成了人機交流,發微信、查天氣預報都十分便捷。后來外婆也成了他的用戶。編碼在黃麗鵬看來不僅有趣還有用,帶給他精神的滿足。

這次參加挑戰不可能的過程並不是一帆風順,彩排期間程序出現了bug,黃麗鵬雖然進行了快速的現場調試,但編碼這種工作,不是馬上能完成的。彩排時挑戰失敗了,整個團隊非常沮喪。帶隊老師許科帝鼓勵大家:“失敗並不可怕,況且原因都已經找到了,小問題一定能解決。”

第二天正式錄制之前,黃麗鵬早早的跑到現場再次對主機進行了調試,終於解決了程序問題。黃麗鵬笑稱作為一名小碼農,能在央視現場調bug也算是值了。最后挑戰的成功更是讓黃麗鵬興奮不已,他認為“這種腦-腦通信,在可預見的未來,將會形成一個腦聯網的時代”,就猶如電影《阿凡達》中,當所有生命都緊密的聯系在一起時,會誕生一種前所未有的智慧,而這個所有生命互聯互通的時代似乎在一步步靠近。

腦力操控者黃麗鵬成功“指揮”小白鼠到達指定地點。

每一個成功的背后不僅是一次次失敗 還有一群默默奉獻的人

腦力操控大鼠機器人是一項團隊作戰的挑戰項目,除了黃麗鵬,還有美女技術工程師俞超楠和黃麗鵬的實驗搭檔袁盛。

俞超楠在浙大求是高等研究院已經有7個年頭了,她始終堅守在科研工作的第一線,為大鼠做微創電極植入。這是個難度不小的技術活兒,俞超楠有著豐富的經驗,為大鼠穿小馬甲,帶背包,她都駕輕就熟。而大白鼠似乎也隻願意聽她的擺布。節目錄制期間,剛巧趕上俞超楠的生日,她三歲的小女兒隔著手機屏幕,用稚嫩的聲音祝福著媽媽生日快樂。在實驗室,有不少和俞超楠一樣的一線科技工作者們,默默無聞地為國家科技的騰飛作著自己的貢獻。

袁盛,腦控大鼠挑戰的候選人。他本來是黃麗鵬的有力競爭人,但是因為要去今年杭州G20峰會當志願者,時間比較緊,沒法在腦控訓練中投入太多精力,所以干脆退居為“幫手”。在團隊中照顧大鼠起居,喂食、換水,並和黃麗鵬一起商討整個腦控的方案,和央視節目組溝通挑戰的細節,負責后台系統的操作以及各種打雜事宜。

黃麗鵬說在北京備戰期間,由於場外練習環境十分惡劣,沒有燈光,袁盛就幫著打燈,訓練過程中也是袁盛一直舉著攝像頭跟拍大鼠,以便腦控者獲得實時的大鼠畫面。節目錄制結束后,袁盛一回到杭州,就全面投入G20的志願活動中,開始了一項新的挑戰。

不論是黃麗鵬還是袁盛,他們都滿懷著青春的激情,一路奔跑不負好時光。

其實腦控大鼠機器人這個挑戰的背后,是國家973項目課題:腦機融合感知和認知的計算理論與方法,它是科技強國戰略的一個縮影。而這項挑戰的成功包含了浙大幾個實驗室無數人的付出與努力,也昭示著我國強大的科研實力和前沿的科研成果。

正如黃麗鵬在採訪中對記者所說:“雖然步入榮譽殿堂的是我們的團隊,但這背后有著許許多多默默無聞的科研工作者,他們也應該享有這份榮譽。”

腦力操控者黃麗鵬在“操控”小白鼠時,必須保持意念高度集中。

(責編:宋心蕊、趙光霞)

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