基於頭外空間磁場重構的腦控信息反演

《基於頭外空間磁場重構的腦控信息反演》是依託浙江大學，由胡亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於頭外空間磁場重構的腦控信息反演
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：胡亮
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

腦機互聯、以思維控制機器人是未來機器人智慧型化發展的重要趨勢和前沿技術。人腦是宇宙中最複雜的機器，如何無創、準確且高速地獲取其思維信息並提供腦控指令是目前制約腦控機器人技術發展的主要障礙。為此，本項目提出一種基於頭外空間磁場重構的腦控信息反演新方法，以頭表磁場重構頭外空間三維磁場，利用重構過程對有效信息的重整，獲得信噪比更優、樣本空間更大的腦磁源反演信息，從而獲得較現有基於頭表磁或電信息的反演方法更高的空間解析度，得到更為準確的腦控信息。項目就基於頭表磁場信息的頭外空間磁場重構理論、基於頭外空間磁場信息的腦磁源反演方法、頭表磁場採樣點與空間逆解信息點分布策略、人腦簡易動作指令與腦磁源信息之間的映射規律等相關基礎理論問題開展研究，在完成相應仿真與實驗驗證的基礎上，以機械手為腦控對象實現上述理論的實際套用與驗證。通過本項目研究，加強我國在生機電一體化、腦控裝備等前沿研究中的理論基礎。

結題摘要

腦機互聯、以思維控制機器人是未來機器人智慧型化發展的重要趨勢和前沿技術。人腦是宇宙中最複雜的機器，如何無創、準確且高速地獲取其思維信息並提供腦控指令是目前制約腦控機器人技術發展的主要障礙。本項目從頭外空間腦磁場的無旋物理特性出發，建立了基於頭表磁場信息的頭外空間磁場重構方法。在此基礎上，利用磁場重構對測量腦磁場的信息重整作用，獲得受噪聲影響更小的頭外三維空間腦磁場分布，建立了基於頭外空間重構磁場信息的腦磁源反演方法，可使腦磁源定位精度相比現有方法的定位誤差減小約60%。為進一步提高腦控指令提取精度和效率，研究了頭表磁場採樣點與空間逆解信息點分布策略。在機器人腦控策略方面，開展了基於雙重控制策略的多自由度機械手控制方法研究，可使腦控特徵信號正確識別率高於95%，信息傳輸率達10.6 bits/min，並可實現多個自由度的聯合控制。本項目研究可為腦控信息提取與機器人控制策略的突破提供借鑑，項目完成了預定的各項研究任務，相關成果發表/錄用論文6篇，其中國外SCI期刊論文3篇，EI論文3篇，另有在投SCI期刊論文1篇，申請發明專利2項，其中已授權1項。憑藉在空間磁場重構方法上的研究，項目負責人獲2012年全國優秀博士學位論文提名獎，晉升浙江大學副教授職位，並被提前授予博導資格。項目組與美國喬治亞理工大學的Kok-Meng Lee教授進行長期合作研究，項目負責人還赴英國牛津大學開展聯合研究3個月，項目組成員參加機器人領域知名國際會議3次。項目執行期間，項目組成員博士後出站1名、博士研究生畢業1名、碩士研究生畢業2名。