通过脑机接口(BCI)技术,人们仅凭思考就能控制计算机。来自潘普洛纳的工程师Carmen Vidaurre Arbizu设计了一种全自适应接口,大幅提升了现有设备的性能,缩短了用户学习操作的时间,并增强了用户对接口的控制。研究表明,大多数人都能有效使用这一技术。
该成果发表在最近在纳瓦拉公立大学完成的博士论文《脑机接口的在线自适应分类》中。脑机接口技术使有沟通障碍的人借助计算机和脑电信号与外界互动。目前Carmen Vidaurre研究的接口基于个体的脑电图(EEG)信号,尽管也有其他接口直接从植入脑部的电极获取信号。
过去,用户和接口是两个相对独立的系统,需要用户经过多次数据收集会话后才能获得反馈。然而,这种“静态”系统存在很大局限性,因为用户在试验阶段产生的脑电模式与实际使用时的模式可能大不相同。例如,视觉输入的不同会导致特定脑区的活动变化,使得新手用户难以适应。
Carmen Vidaurre的博士研究创新性地设计了两种在线自适应分类算法,构建了一个完全自适应的接口,能够在用户初次使用时就提供实时反馈。这一系统实现了用户与接口的相互学习,大大缩短了技能获取时间。实验表明,在没有先验经验的用户中,大多数人能够在短时间内学会控制该接口。在奥地利和潘普洛纳进行的30人试验中,20名参与者能够在4小时内“很好地”控制接口。
该接口主要由四个模块组成,分别负责信号采集与预处理、特征提取、信号分类和反馈验证。研究重点集中在分类模块,以识别用户发送的脑电信号类型。例如,在一个包含两种模式(想象左手和右手运动)的接口中,分类模块需要判断当前信号属于哪种模式。