用“意念”就能开车?他们是怎么做到的?

在你看这篇文章的时候,是大脑控制了手的点击和眼球的移动,还是由大脑思考这句话的真正含义?大脑除了控制我们自己的身体外,还能控制什么?

南开大学和长城汽车合作设计了一辆“脑控汽车”,通过意念,你就可以开动一辆 SUV。用意念开车?虽然听起来有点科幻了,但他们真的做到了。他们是怎么做到的?原理是什么?有人说意念不够强的人开不了?带着种种疑问,我去了一趟天津,采访了南开大学脑控汽车的研发团队。

从人脑到汽车

这辆汽车由一辆普通的哈佛 H9 改装而来,基本原理是采集脑电信号,通过一系列算法,得出结果再给汽车下命令,再由汽车执行。过程很复杂,还得一步一步讲。

首先我们要引入一个概念,就是“脑机接口”(Brain-Computer Interface,简称 BCI),这也是这辆脑控汽车的本质所在。维基百科对脑机接口的解释是“人或动物的脑部(或者脑细胞培养物)与外部设备的电脑或机器建立的直接连接通路。”

“意念”只是一种比喻,其本质是“脑电波”。中学的生物知识告诉我们,人身体本来就是有微弱电流存在的,脑部也是一样。当我们思考的时候,大脑中神经元的离子电流产生的电压波动,这种波动会反映在大脑皮层或头皮。你只要知道有“电压波动”就可以,至于为什么,那就是生物学范畴了。

从脑电波到最终控制汽车,会经历三个阶段:采集信号、提取特征、设备控制,而每个过程都足以在大学开几门课程来讲,在此只简单介绍。

头皮的电压波动,是“采集信号”阶段的数据来源。目前已经有商业公司将其产品化,比如 Emotiv、OCZ、神念 Nerosky 等,南开大学这辆脑控汽车使用了 Emotiv 公司的脑电波检测器,戴在头上就可以,属于“非侵入式”脑机接口。虽然这种方式可以采集到信号,但是信号分辨率不高,这也是研究团队需要解决的问题。

除了非侵入式脑机接口,还有侵入式脑机接口。这就得开刀了,想想还是算了…

提取特征,是脑控汽车研究团队的主要任务。收集到信号后,检测器通过蓝牙把数据传输给电脑。他们做了一套相应的算法,把收集到的数据进行处理、分类。如果收集到的某段数据,符合某特征(提前在电脑里设定好的),就通过通讯板、控制器等硬件,向汽车发送指令。

设备控制,就是要实现最终的机械动作,具体到这辆车上就是加速、刹车等。由于现在的汽车越来越电子化,拿下汽车 CAN 协议就可以控制整辆车。在南开大学和长城汽车的合作中,应该是长城汽车开放了 CAN 协议和所有接口。

如何控制你的“意念”?

“意念”这个词听起来挺玄乎的,到底如何控制你的意念?在用大脑控制汽车的时候,想点什么好呢?

由于每个人的个体差异性太大了,所以不同的人想象“刹车”的脑电波还是有所差异的。在使用大脑控制汽车之前,需要经过相应的训练,比如教你如何产生一些符合触发条件的脑电波,以提高识别率。这听起来有点抽象,很像“开脑洞”,万一碰上脑洞比较大的人就麻烦了。那么还有一种办法,叫做“运动想象”。

“运动想象”就是通过想象自己某些肢体的动作,来产生符合条件的脑电波。这种办法优于“开脑洞”,因为人类对大脑不同部位所负责功能认识已经比较清楚了。比如,大脑左半球负责右侧肢体运动,右半球负责左侧肢体运动等等。

除了人有意识地主动控制大脑外,还有相对“被动”的方式,比如“视觉诱发电位(Visual Evoked Potential,VEP)”。

“视觉诱发电位”的原理是视网膜受刺激,大脑枕叶皮层会产生相应电位变化。比如,让人观看以某频率闪烁的小方块,这时人会“下意识”地产生某些脑电波,相对来说这种信号更有规律。其实,这本是医学临床检测视觉神经的手段。

脑控汽车的未来在哪里?

南开大学的这辆脑控汽车,是校企合作的科研成果,而不是产品。我们不能从产品的角度出发,去给它下定义。这辆车的本质还是“脑机接口”技术,这项技术在医学方面应用已经比较多了。

“脑机接口+汽车”的方式,也可以衍生出很多玩法。现在南开大学这辆车可以实现前进、后退、刹车、锁车、解锁操作,从现场展示来看,识别率依然有待提升。他们计划加入更多功能,比如转向等。

只要能读懂人脑,就可以以此为基础扩展出更多的功能。比如监测司机健康程度、疲劳程度、有无饮酒等等,以此来规范驾驶员行为。

看到脑控汽车,很多人会联想起谷歌的无人驾驶小车。那么无人驾驶和脑控驾驶又是怎样的关系?脑控汽车项目的负责人段教授表示,在一定程度上,无人驾驶技术可以促进脑控汽车的发展。无人驾驶是汽车执行命令,而脑控是让汽车读懂人的想法。

脑洞可以很大,但是落地需要考虑的很多,其核心问题还是“识别率”。

极客汽车

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