仅靠“意念”,也能输出文字!钱塘企业自主研发脑控打字系统

原创 东部湾新城(大创小镇)开发建设指挥部、区融媒体中心
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不用键盘,不用鼠标,甚至不用动手指,只要头上戴一个轻便的脑电头环,眼睛盯着屏幕上的对应模块,文字就能一个一个蹦出来。

近日,钱塘企业杭州皓世天辉科技有限公司自主研发的一套轻量化、非侵入式的前额三通道脑控打字系统,在中国科普月主题系列活动中亮相,被中国科学技术协会与中国科学技术馆认定为全球首次实现。这标志着我国在脑机接口民用化上迈出了坚实一步。

扣上头环,实现意念打字

近日,记者走进皓世天辉。在现场实测中,记者看到,使用者佩戴的并非传统脑电采集帽,而是一个结构简单的头环,配合一次性凝胶电极贴片,扣上即可使用。

“这套系统只采集前额三个通道的脑电信号,将使用者的视觉注意转化为文字输入,全程无需使用者的手部参与。”软件工程师戴启航边介绍,边拎了拎头环,“尤其这个头环,重量不超过80克,跟一颗鸡蛋重量相当,使用者佩戴没什么负担。”

人的视觉注意,是如何转化成字符,并显示在屏幕上的?原理并不复杂。

现场实测中,屏幕上有6个模块,各自对应不同的视觉刺激。使用者将注意力集中在其中一个模块上,大脑便产生相应的脑电响应。“头环捕捉到脑电信号后,由算法识别并转化为对应字符。”软件工程师戴启航介绍,整个过程不依赖手部操作,也绕开了传统键盘和鼠标。

输入效率方面,系统引入了AI预测算法,根据已输入内容对接下来的字符或单词进行预判。这使脑控打字不再只是“能打”,而是逐步具备实用效率。戴启航介绍,目前每分钟可以打出20个字符,“不算快,但在同类非侵入式脑控输入方案中已属前列。”未来,随着系统的进一步开发,系统也会逐步开发中文字符。

三个通道,如何读懂大脑?

传统脑电采集设备动辄需要几十甚至上百个电极,佩戴繁琐,使用场景基本停留在实验室。通道数降到三个,信号还够用吗?研发团队的答案是:够。

他们在实验中发现,仅凭前额局部区域的脑电信号,就能解码出与大脑全域活动相关的特征。这一首次发现,打破了此前对脑电采集通道数量的固有认知。

通道减少实现了佩戴便捷,真正的挑战在于,通道大幅压缩后,如何从有限的信号中稳定提取有效特征?

“过去脑机接口设备只能在实验室里看到,非常复杂。我们想把它做轻、做小、做便宜,让它真正能日常使用。”技术总监吕林洋说。

目前,该系统最直接的应用方向是行动不便人群。只要使用者还能正常看、正常集中注意力,就可以通过它打字、发消息、操作电脑,进而接入智能家居设备,完成开关灯、调空调等操作。

吕林洋还描绘了另一个场景:将系统与AR智能眼镜结合。做饭时双手正忙,眼镜里来了消息,“不用放下手里的东西,也不用掏手机,就能选择接听、拒绝或做简单文字回复。”

从多通道脑电帽到三通道头环,脑机接口正迎来自己的“瘦身”。“我们的目标,是把这套打字系统进一步做小、做轻,与智能眼镜、智能家居及其他智能终端融合。”在吕林洋看来,未来脑机接口未必是庞大遥远的设备,它可能就是一个头环、一副眼镜,当双手不方便操作时,人依然能与身边的数字设备保持交互,“相信它们带来的应用场景会超越想象。”