導讀：你希望像X戰(zhàn)警中的X教授那樣擁有精神控制的能力嗎？或者你也曾想過和親人能夠心靈感應呢？最近大腦-計算機對接的進展正在將腦間直接傳遞思想的科學幻想變成現(xiàn)實。過去幾年發(fā)表的一系列研究宣告了動物之間、人之間甚至人鼠之間腦活動的直接傳輸。這種“腦腦對接”（BBI）通過連接兩個個體的大腦實現(xiàn)了腦活動的實時直接傳遞。雖然目前的腦機接口技術與科幻作品中的描述無法比擬，但通過意念簡單操縱機器，正一點一點走進現(xiàn)實。

標題：基于腦電波的腦機接口高階相關系數(shù)分析

摘要：基于腦電波(EEG)的腦機接口(BCI)是一種能使人類大腦和外部設備有效溝通的方式。為了有效恢復腦電波信號中大腦皮層的動態(tài)并提高分類性能，大量的研究都集中在構造具體對象的空間和光譜過濾器，在分類精度方面許多提升了許多。然而，幾乎所有的方法都在尋找用于不同類別中所有樣本投影的一個共同子區(qū)間。研究表明，工作信道和頻率信息不僅獨立于對象，而且獨立于類別。因此，各種獨立于類別的空間和光譜特征可以為分類提供更深的差異信息。在本文中，我們提出了一個基于張量的方法，試圖找到每類各自的空間和光譜子區(qū)間，每個類別分別投射到自己的子區(qū)間，這樣它們就很容易被區(qū)分了。最后，我們在這個模型中添加了一個正則化項來避免過度擬合。我們在兩個不同的數(shù)據(jù)集中評估了該方法的有效性和魯棒性，包括被廣泛使用的一個收集自健康受試者的基準腦電圖數(shù)據(jù)集和一個收集自中風患者的自我控制腦電圖數(shù)據(jù)集，結果證明了其性能優(yōu)越。

第一作者簡介：Ye Liu，上海交通大學計算機科學與工程學院，上海教育委員會智能交互和認知科學重點實驗室。

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什么是腦機接口技術

通俗地講，人類在進行各項生理活動時都在放電。如果用科學儀器測量大腦的電位活動，那么在熒幕上就會顯示出波浪一樣的圖形，這就是“腦波”。

腦波活動具有一定的規(guī)律性特征，和大腦的意識存在某種程度的對應關系。人在興奮、緊張、昏迷等不同狀態(tài)之下，腦電波的頻率會有明顯的不同，約在1～40赫茲之間，依照不同的頻率，腦波又被進一步分為α、β、δ、θ波。當人在一定的壓力之下精神高度集中時，腦波的頻率在12～38赫茲之間，這個波段被稱為β波，是“意識”層面的腦波；當人注意力下降，處于放松狀態(tài)時，腦波的頻率會下降到8～12赫茲，這被稱為α波；進入睡眠狀態(tài)后，腦波頻率進一步下降，被分為θ波（4～8赫茲）和δ波（0.5～4赫茲），它們分別反映的是人在“潛意識”和“無意識”階段的狀態(tài)?！?/p>

正是因為腦波具有這種隨著情緒波動而變化的特性，人類對于腦波的開發(fā)利用成為了可能。像電影《阿凡達》中所展現(xiàn)的利用意念操控阿凡達，實際上就是腦機接口技術（Brain-Computer Interface，簡稱BCI），是指在人腦與計算機等外部設備之間建立直接的連接通路。通過對于腦電信息的分析解讀，將其進一步轉化為相應的動作，這就是用“意念”操控物體的基本原理。

超好玩的腦機交互設備

Necomimi意念貓耳朵是一款來自日本的腦機交互設備，可以檢測人腦電波轉動貓兒來表達不同情緒。

如包裝盒所示，我們可以看到佩戴之后的效果演示，產(chǎn)品主體類似頭帶，可以非常舒適的佩戴在頭部。

這家叫做Neurowear的日本科技公司還有一款姐妹產(chǎn)品——”腦電波貓尾“，由腦電波控制運動的仿喵星人尾巴的裝置，它可以隨著佩戴者的心情的變化而運動。當佩戴者心情放松愉悅時，尾巴就會搖得舒緩溫和；當使用者精神緊張時，尾巴就會搖得生硬。

另一個開發(fā)團隊Tan Le也已經(jīng)開發(fā)出了一款功能強大的腦電波編譯設備——Emotiv Insight，這項技術的應用前景十分廣泛。在Emotiv公司列舉的應用案例中，有殘障人士用來控制輪椅或電腦。它最大的價值并不是在“解放人的雙手”，而是給予缺乏行動能力或肢體殘疾的人以虛擬的“雙手”。

圖片來自雷鋒網(wǎng)

結語

腦機接口技術近些年取得了非常多的成就與進步，但未來也可能因為腦機接口技術能夠獲得人類大腦的信息引起很多爭議與擔憂。比如，在腦機接口技術的幫助下，人們有可能竊取或者篡改他人的思想，就像電影《盜夢空間》的場景一樣。無論如何，像《阿凡達》中通過意念控制機器人的場景還需要科學家們更多時間的探索與努力。