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挑战不可能:脑力操控大鼠机器人

2017年01月23日13:47 | 来源:人民网-传媒频道
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《挑战不可能》第二季评委王力宏被主持人撒贝宁通过脑电波“操控”

脑力操控生物机器人,这个挑战项目一听,就有一种科幻电影的既视感。在《挑战不可能》的现场,正式挑战未开始时,王力宏和撒贝宁的体验前戏“脑电波操控”科技感爆棚。两人手臂连上电极后,撒贝宁在挑战者的指导下,大幅度晃自己的手臂,并通过自己的脑电波意念发出指示,成功控制了电极另一端体验脑电波设备的王力宏,电极传出的清晰电流感也让王力宏不断喊停。神奇从这一刻开始,但接下来的脑力操控大鼠机器人才是见证奇迹的时刻。

脑力操控大鼠机器人的具体挑战内容是:用脑电波操控小白鼠走迷宫。挑战迷宫共设置四关,挑战评审将任意设置前三关以增加小白鼠闯关阶段的难度和不确定性,挑战者将用脑电波操控小白鼠按照评委设置的既定路线前进,第四关后小白鼠需在90秒内穿越沙漠进入飞碟,完成全过程既为挑战成功。

项目挑战人是来自浙江大学求是高等研究院和浙江大学计算机人工智能研究所的团队:带队老师许科帝,脑力操控者黄丽鹏,黄丽鹏的搭档袁盛,美女技术工程师俞超楠和已经毕业的原浙大学生俞一鹏。

五人加一鼠的团队配合默契。当小白鼠听话的进入飞碟后,仿若科幻电影中的神奇一幕走进现实,令观众惊讶万分。

脑力操控团队许科帝老师和团队队员黄丽鹏、袁盛、俞超楠、俞一鹏。

脑力操控大鼠机器人 世界范围内也不多见的挑战

据带队老师许科帝介绍:脑力操控大鼠机器人这项挑战是结合了脑控无人机的脑控技术和大鼠机器人的控脑技术。

脑控技术是现在的热门技术,通过大脑运动控制外部的机械能力,这项技术能够帮助肢体功能有损伤的病人。例如:通过读取肢体损伤病人的大脑指令去控制机械手,就可以帮助他们恢复生活的自理能力,控制轮椅,就能解决出行问题,如果这个技术可以用在外骨骼上,甚至可以帮助病人重新站起来走路。

而大鼠机器人在今后可以尝试运用在救援方面,遇到人力难以达到的地方,就由它们替代完成。作为生物机器人的大白鼠相较于机械机器人而言,自身带有非常完善的运动功能,也不需要格外的能量补给装置。再加上它们有更强的环境适应能力,因此生物机器人在反恐侦查,环境搜救中都有优势。

浙大CCNT实验室在意念控制即脑控技术上有着多年的研究和积累,浙大求是高等研究院则有着丰富的大鼠导航研究成果和经验。此次在《挑战不可能》的挑战项目,正是将两个实验室的成果——意念控制和大鼠导航结合起来,实现人脑到大鼠大脑的通信。

此项挑战分为三个部分,每一部分都有其难点所在。

第一部分是脑力操控者,他必须注意力非常集中,排除现场的各种干扰,沉着冷静地向大白鼠发出指令,他指令的清晰度直接影响大白鼠的行为。

第二部分是计算机的处理单元。这个单元的原理是通过程序计算识别人的神经信号。具体到操控大白鼠时,操控者需要通过默念“向左转,向右转”来发出指令。指令通过计算机读取后形成电的活动,形成不同的刺激指令传达给大白鼠。因为白鼠是活的生命体,它有很强的自主意识,所以如果计算时间偏长,白鼠等待的过程就会越长,它的自主意识也会随之增强,而对指令的接受度就会下降。经过实验测试,计算机必须在五百毫秒以内,完成指令的接受、读取、发送,才能操控好白鼠。除了时间因素,计算机在读取操控者意识的时候还必须区分指令和排除干扰,否则错误的指令也会影响白鼠行为。在挑战不可能现场用到的这套解码操控者意识的程序,正是参加挑战的团队成员们自己写的。

挑战的第三部分就是大白鼠了。完成挑战的白鼠叫“小飞侠”,被看作团队的一员。“小飞侠”是经过训练的,因为它必须具有识别指令的能力。

许科帝老师介绍说,在世界范围内,虽然也有国外的科研团队使用脑控技术控制生命体,但对象往往是蟑螂这种自主意识没有那么强的昆虫,且实验环境也是在平整的实验室里。脑力操控白鼠这种自主意识很强的高级哺乳动物,且在如此复杂的迷宫中,并能够在央视演播厅这样一个外界干扰极大的环境里完成,尚属首次。

脑力操控团队与《挑战不可能》第二季的三位评委合影留念。

热爱科学的小码农 央视现场调试程序bug

今年二十四岁的黄丽鹏是此项挑战的主导成员,他称自己是一个怀揣很多科幻梦想的码农。在来参加挑战之前,实验室的小伙伴们做了脑控大鼠的测试。黄丽鹏是所有人中脑控完成度最好的,所以由他主挑大梁。

黄丽鹏从小就对编程有极大的兴趣。小学六年级时,他通过网上学的编程知识,独自完成了一个音乐播放器的桌面程序。自此之后他更加笃定要做一名码农。

黄丽鹏是个情感细腻的理科男,他的本科毕业作品是专门为妈妈设计了一款能够识别家乡方言的app。有了这款app后,黄丽鹏妈妈轻松的完成了人机交流,发微信、查天气预报都十分便捷。后来外婆也成了他的用户。编码在黄丽鹏看来不仅有趣还有用,带给他精神的满足。

这次参加挑战不可能的过程并不是一帆风顺,彩排期间程序出现了bug,黄丽鹏虽然进行了快速的现场调试,但编码这种工作,不是马上能完成的。彩排时挑战失败了,整个团队非常沮丧。带队老师许科帝鼓励大家:“失败并不可怕,况且原因都已经找到了,小问题一定能解决。”

第二天正式录制之前,黄丽鹏早早的跑到现场再次对主机进行了调试,终于解决了程序问题。黄丽鹏笑称作为一名小码农,能在央视现场调bug也算是值了。最后挑战的成功更是让黄丽鹏兴奋不已,他认为“这种脑-脑通信,在可预见的未来,将会形成一个脑联网的时代”,就犹如电影《阿凡达》中,当所有生命都紧密的联系在一起时,会诞生一种前所未有的智慧,而这个所有生命互联互通的时代似乎在一步步靠近。

脑力操控者黄丽鹏成功“指挥”小白鼠到达指定地点。

每一个成功的背后不仅是一次次失败 还有一群默默奉献的人

脑力操控大鼠机器人是一项团队作战的挑战项目,除了黄丽鹏,还有美女技术工程师俞超楠和黄丽鹏的实验搭档袁盛。

俞超楠在浙大求是高等研究院已经有7个年头了,她始终坚守在科研工作的第一线,为大鼠做微创电极植入。这是个难度不小的技术活儿,俞超楠有着丰富的经验,为大鼠穿小马甲,带背包,她都驾轻就熟。而大白鼠似乎也只愿意听她的摆布。节目录制期间,刚巧赶上俞超楠的生日,她三岁的小女儿隔着手机屏幕,用稚嫩的声音祝福着妈妈生日快乐。在实验室,有不少和俞超楠一样的一线科技工作者们,默默无闻地为国家科技的腾飞作着自己的贡献。

袁盛,脑控大鼠挑战的候选人。他本来是黄丽鹏的有力竞争人,但是因为要去今年杭州G20峰会当志愿者,时间比较紧,没法在脑控训练中投入太多精力,所以干脆退居为“帮手”。在团队中照顾大鼠起居,喂食、换水,并和黄丽鹏一起商讨整个脑控的方案,和央视节目组沟通挑战的细节,负责后台系统的操作以及各种打杂事宜。

黄丽鹏说在北京备战期间,由于场外练习环境十分恶劣,没有灯光,袁盛就帮着打灯,训练过程中也是袁盛一直举着摄像头跟拍大鼠,以便脑控者获得实时的大鼠画面。节目录制结束后,袁盛一回到杭州,就全面投入G20的志愿活动中,开始了一项新的挑战。

不论是黄丽鹏还是袁盛,他们都满怀着青春的激情,一路奔跑不负好时光。

其实脑控大鼠机器人这个挑战的背后,是国家973项目课题:脑机融合感知和认知的计算理论与方法,它是科技强国战略的一个缩影。而这项挑战的成功包含了浙大几个实验室无数人的付出与努力,也昭示着我国强大的科研实力和前沿的科研成果。

正如黄丽鹏在采访中对记者所说:“虽然步入荣誉殿堂的是我们的团队,但这背后有着许许多多默默无闻的科研工作者,他们也应该享有这份荣誉。”

脑力操控者黄丽鹏在“操控”小白鼠时,必须保持意念高度集中。

(责编:宋心蕊、赵光霞)

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