记者2月17日从天津大学获悉,该校脑机海河实验室和清华大学集成电路学院联合,开发出一款基于忆阻器神经形态器件的“双环路”无创演进脑机接口系统。同时,团队还首次揭示了大脑电信号与解码器在交互过程中如何进一步协同增强的奥秘,并成功实现了人脑对无人机的高效四自由度操控。
脑机接口能实现大脑与机器直接信息交流,促进生物智能与机器智能融合。如何通过脑机之间的信息交互实现“互学习”,进而促进脑机智能的协同演进,是突破脑机性能瓶颈的重点和难点。
研究团队发现,脑电信号中的非平稳特性不仅来源于传统观点认为的背景脑电变异,而且与闭环脑机交互引导下的任务脑电演变密切相关。团队首次提出了“双环路脑机协同演进框架”,并通过忆阻器神经形态器件构建了全新的脑机接口系统。
在双环路框架下,“机学习”环路中的忆阻器解码器通过适应脑电信号波动完成解码参数更新,“脑学习”环路中的任务相关脑电特征在“决策—反馈”循环的引导下不断正向演化。
“相较于传统纯数字硬件方案,‘双环路’脑机接口系统精度更高、能耗更低、能处理更复杂任务。像效率提高2个数量级(百倍)以上,能耗降低3个数量级(千分之一)以下。”天津大学脑机海河实验室教授许敏鹏举例说,传统无创脑机接口技术通常只能控制无人机进行简单的二自由度飞行,“双环路”脑机接口系统可高效支撑无人机完成上下、左右、前后、旋转四自由度任务目标。(新华网)

