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腦機接口關鍵技術:采集技術、刺激技術、范式編碼技術等

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,為大腦與外部直接交互提供了新的解決 思路,在新一輪的技術升級中被給予厚望。

腦機接口關鍵技術包括采集技術、刺激技術、范式編碼技術、解碼算法技術、外設技術和系統(tǒng)化技術。其中,采集技術研發(fā)重點包括 采集端和信號處理端。采集端常規(guī)技術手段包括電采集、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 術因為成本和技術成熟度等制約,距離應用落地相對更遠。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。刺激技術重點介紹腦深部電J刺激(Deep Brain Stimulation, DBS)閉環(huán)控制的進展, 以及腦機接口技術在助盲L域的進展。范式編碼和解碼算法技術 介紹了當前主流研究進展。由于外控技術和系統(tǒng)化技術的創(chuàng)新多在于 工程集成,因此不在此介紹。

腦機接口技術的應用場景按照信息流向分為腦狀態(tài)檢測、神經調控和對外交互三類。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,神經調控則是信息從外部和外設流向大腦,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:分解算法

黎曼幾何算法通常可以用于對稱正定(SPD)矩陣的空間上應用 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-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元為適應用戶的運動系統(tǒng)而發(fā)生變化

范式編碼技術-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G效,更舒適和更自然發(fā)展,應用在G速率腦機接口打字交互系統(tǒng)

范式編碼技術-.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)關鍵指標,性能指標包括響應時間,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鍵技術研究報告》

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)也離不開核心關鍵技術的支撐,腦狀態(tài)檢測神經調控和對外交互技術等

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濟主戰(zhàn)場和重大實際需求開展科研攻關,促進相關從業(yè)人員對技術全景加深理解和認知

中國電子技術標準化研究院:腦機接口標準化白皮書(2021版)

闡述了腦機接口技術的基本概念,分類,相關理論與技術和產業(yè)情況,梳理了國際相關標準化組織,進一步推動腦機接口標準化工作,支撐類腦智能產業(yè)又好又快發(fā)展

中國人工智能產業(yè)發(fā)展聯(lián)盟發(fā)布《腦機接口技術在醫(yī)療健康L域應用白皮書》

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)等關鍵技術L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

腦機融合技術或許會成為未來人工智能的一個熱門方向

腦機融合技術,就是通過芯片和傳感器,用大腦控制各種設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
== 資訊 ==
中國信通院發(fā)布《2022年勒索軟件防護發(fā)
中國聯(lián)通-《量子安全通信技術應用白皮書(
范式編碼技術-.主動式范式(Motor
范式編碼技術-被動式范式
植入式主流解碼技術-卡爾曼濾波器
非植入式主流解碼技術:分解算法
腦機接口關鍵技術:采集技術、刺激技術、范
腦機接口系統(tǒng)的關鍵指標:性能指標 可用性
中國信通院《腦機接口總體愿景與關鍵技術研
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