我潜入清华神秘实验室,用脑机接口写了两句诗

郭一璞 夏乙 发自 水漫凹非寺 量子位 报道 | 公众号 QbitAI

从没想过,我也是名“超能力者”。

直到我潜入一个神秘实验室。

然后坐在屏幕前,不敲键盘、不按鼠标、不用麦克风……只需盯着屏幕上的键盘,动用我的意念,就能随心所欲的掌控电脑打字。

这感觉就像阿凡达(或者海绵宝宝)里的场景一样。

我全神贯注的发出我的脑波:

a r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e……

一个个字母果然如我的思索般蹦出来,而我,除了盯着屏幕之外,什么也没做。

现在,我是一个能用意念控制电脑输入文字的人。掌握这个技能之后,我甚至现场写了两句诗。(不是苟利……)

脑控机器人打字

科学地讲,我的“超能力”是机器赋予的。

这套设备,就藏在清华的脑机接口实验室里。在机器的帮助下,我的脑电波被采集出来,实现了“脑控输入法”,也就是上面提到的动用意念打字。

整个过程是这样的。

在系统中输入我的名字后,就进入了“打字”界面——一些小写字母和数字像电脑键盘那样排列,整体背景是黑色的,键盘则是白底黑字。

“键盘”的上方则是一排待输入的字符,包含小写字母、数字、逗号、句号和空格。根据待输入字符的顺序,我需要集中注意力,依次紧盯键盘上的该字符。

每个字符有几秒钟屏幕闪动的时间,如果在这段时间里,我集中注意力盯着该字符,就可以成功用脑电波“打出”这个字。

第一次体验开始了。我看着上方那一排待输入的字母,在键盘上找到第一个字母o。屏幕开始闪动,我紧盯不放,仿佛置身于仅有这一个字母的白色空间。

然而,电脑却无法准确识别我的意图,在尝试了几个字之后,准确率只有30%。

第二次,我尝试通过轻轻摆动头部的方向、将需要“打出”的字符放在视线最中央来集中注意力。

果然,效果好了很多,连着对了四五个字符,最终准确率过半。不过身边量子位吃瓜同事的讨论声还是让我分了心,很难集中注意力控制电脑沉浸在某个字符中。

第三次,我尝试在心中默念这个字母的发音,成功率好了一些。但是,当你在几秒钟内盯着一个字母看的时候,难免会发散出其他的想法,比如看到“f”,脑子里出来了“friend”、“five”等f开头的单词,进而影响脑电波输入的准确率。

我努力发射脑电波的时候,另一台电脑施展了“读心术”

初步掌握了意念打字之后,就可以进阶写诗了。

那两句是杜甫的《望岳》:“岱宗夫如何,齐鲁青未了。”我得用拼音“dai zong fu ru he qi lu qing wei liao”把诗文写出来。如果有打错的字,则需要输入“删除”实现删除功能。

d,成功; a,成功; i,试了三次都不成功,打成了其他字母,只好发送三次删除信号重新来,终于打出了第一个“岱”字。

而后的“zong”、“fu”、“ru”都还算顺利。可是“何”字的h打完之后,却怎么都出不来e字母,想要输入“删除”也未能成功,屏幕上出现了一长串错误的字……

我在屡试不成的痛苦中纠结时,研究人员停掉了程序,把我解放了出来。

( -_-|| 据说我是目前表现最差的一个,嗯,一定是因为构思这篇文章分心了)

真正的高手也在现场演示了一下,每个输入的间隔是0.5秒,速度已经是相当快了,而高手准确率相当高,或者说压根一次也没有错过……

读心术?怎么做到的

如果你还记得Facebook去年F8开发者大会上展示的“意念打字”黑科技,可能会觉得今天的画风有点熟悉。

在Facebook的展示中,一位女士不动口不动手,用大脑控制着屏幕上的鼠标,移到虚拟键盘的某个字母上,就可以打字了。

不过,这位女士和潜入清华的我有一点非常重要的区别:她体验的黑科技,是要在脑中植入电极的,而我当然没有开颅,只是戴了个脑电帽。

如果你是个做开颅手术的病人,顺手体验一下倒还不错。可是,这对于健康人来说当然难以接受了。

我去体验的这种,属于非侵入式的脑机接口技术。戴脑电帽虽然对洗头吹干要求略高,但心理负担总比开颅要小。

可是隔了一层颅骨,“读心”就难了很多。

和人家植入电极直接接触大脑皮层相比,脑电帽采集到的信号,复杂度低,区分微弱,电压也只有10-100微伏(μv,相当于10-6V)。一节电池的电压,大概比这个强10万倍吧。心电也比这个强千倍。

所以,想靠脑电帽来像Facebook那样识别运动中枢的信号,指挥鼠标移动,效率和效果必然堪忧。

我打字的时候,也的确不用控制着鼠标移动。那么,头上的脑电帽和眼前的计算机,是怎么知道我在看哪个字母的?

答案并不在字母本身,而在于每个字母上叠加的、那些像受了电磁干扰一样的闪烁。

据实验室的研究人员介绍,在这个虚拟的键盘上,每个键(字母或者数字)上面叠加的闪烁频率都是不一样的,而人的视觉中枢会对不同频率的闪烁做出不同反应。

脑电帽读取视觉中枢脑电波的细微变化,而计算机里的算法接收到这些信息,就能计算出它对应的闪烁频率,知道这个闪烁频率对应的键也就不是什么难事了。

于是,我就这样成了一个能用意念打字的人。

这套系统,严谨地讲是基于SSVEP(稳态视觉诱发电位)的脑机接口技术的一种应用。

当人受到一个固定频率视觉刺激的时候,大脑视觉皮层会产生一个连续的、与刺激频率有关(刺激频率的基频或倍频)的响应。这个响应就叫做稳态视觉诱发电位。

清华大学脑机接口实验室官方网站介绍称,这种技术通过解码大脑初级视觉皮层的振荡频率,来确定用户所注视的刺激物,并转换为相应的脑机指令输出,达到与外界交流的目的。

这里有两个关键点。对于系统的设计者来说,要设计一批合适的“刺激物”;对于使用者来说,全神贯注的“注视”是必需的。

这种“注视”着一片闪烁屏幕的方法,也是目前各种脑机接口方法中输入效率最高的。

洗头,重要的一步

虽然我体验的这种脑机接口技术不需要在大脑中植入电极,对身体无损伤,不过使用起来还是有一点麻烦的。

由于头发上的油脂和污垢可能会对导电有影响,开始之前,需要先洗头,完全吹干后,再戴上拥有64个接收点的脑电帽。

这些接收点分布在脑电帽的四面八方,不同的区域意味着不同的大脑功能,比如听觉信号来自大脑两侧,视觉信号则来自后脑勺。

固定的接收点需要对准特定的大脑穴位。戴好后,研究人员用去掉针头的注射器在接收点内注入脑电膏,也就是说,在头皮和脑机接口之间注入一层导电物质,填满两者之间那些充斥着头发的空隙。由于本次实验是以视觉信号为主的,所以大部分脑电膏注射在了我的头顶和后脑勺上的接收点上。

脑电膏看起来是白色半透明的粘液状,看起来就像熬了很久的一锅粥。不过,当它接触到头皮后,倒是感觉冰冰凉凉,提神醒脑。

鸡冻的举起小爪爪

所以,结束之后还要再洗一次头,把头发上的脑电膏冲洗掉。

你也想来清华“洗个头”嘛?

你想不想也体验一下脑机接口?体验一下意念控制?

很简单。清华,还有好几家其他高校,欢迎你。

不需要懂技术写代码,也不需要你有超高的智商,当然也无需付费,门槛比用手机输入法打字都低。唯一的门槛就是你得事先报名。

而且如果你脑力惊人、意念力出众,还能跟全国的高手一较高下。

是的,还有一个比赛能参加。

比赛项目包括上面提到的脑控打字,还有脑控虚拟F1竞赛什么的。

北京和广州的比赛目前还可以报名参加,地点分别在清华大学附近的双清大厦和华南理工大学。由于实验室场地设备有限,参赛者将被安排在不同时间参赛并获取分数。

初赛需要完成8组随机字符的输入,之后进行古诗输入,按照完成率来计算分数。当然,和量子位一样,为了保证脑电波的传导效果,你最好出门前提前在家洗头,也可以到实验室来洗头,享受清华博士小哥哥提供的吹干服务,比赛完毕后可以将脑电膏洗掉后离开。

成绩优秀者会被邀请参加复赛及决赛,会有神秘大奖等着你,另外,还可以现场参与2018世界机器人大会

有兴趣参加的同学可以点“阅读原文”,查看更详细的比赛信息及报名。

原文发布于微信公众号 - 量子位(QbitAI)

原文发表时间:2018-07-17

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