浙大实现猴子意志控制机械手 达到世界顶尖水平

http://news.sohu.com/20120221/n335426719.shtml


中新社杭州2月21日电(记者 江耘) 让大脑的智慧与强大的机器“完全”合二为一，人类的这一愿望通过科幻电影《阿凡达》上的钢铁战士“实现”了。如今，浙江大学内的一只猴子如同钢铁战士一样，通过“意念”控制一只机械手进行不同的动作。这一研究，目前与世界顶尖水平同步。

　　这只猴子名叫“建辉”，生活在浙江大学求是高等研究院的实验室内。今天，记者看到了这只“聪明”的猴子，头上带着很卡通的帽子，脑部和电脑以及一只机械手臂之间连接了很多电线。

　　面对杯子、盒子、圆圈等不同的物体，“建辉”指挥着机械手臂用抓、勾、握、捏四种不同的动作将物品牢牢抓住。多次尝试，无一出错。

　　“建辉”是浙江大学高等研究院脑—机接口研究团队取得的最新研究成果，通过运用计算机信息技术成功提取并破译了猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号，使猴子的“意念”能直接控制外部机械。

　　控制大脑是人类一直想做却无法完全企及的事情。大脑内部上千亿个神经元之间通过发出微小的电脉冲相互交流，对人体各种行为 “发号施令”。 但是，这些神经信号却如同一本“天书”。

　　上世纪90年代起，随着计算机等技术水平的发展，一种称为脑—机接口的技术迅速成为了全球科学家最热门的研究领域之一。它致力于在大脑和外部设备(例如假肢)之间建立一条传输大脑指令的通道，实现脑部的信号通过外部设备有效到达身体各处，使行动障碍的人重获独立生活的能力。

　　据浙大脑—机接口研究团队负责人郑筱祥教授介绍，此前，美国科学家曾让猴子通过“意念”控制手臂的伸展，以及令猴子用控制机械手指做出捏的动作。

　　2006年，美国DONOHUE教授将芯片植入人脑，让完全没有行动能力的人，通过思维控制电视机开关和换台，甚至可以在发送电邮。

　　“如今我们的研究成果与美国实现了互补，我们能够精细的控制手指做出多个动作，准确率达到97%，这一成就已与世界一流水平同步。”郑筱祥告诉记者，这一研究成果填补了国内空白。

　　“如果"心灵感应"能自如的运用于人体的各个部位，就能大大提高肢障患者的生活质量，使他们能够像正常人一样不必完全依赖他人的照顾而生活。”郑筱祥表示，接下去将让“建辉”能够控制机械手臂的伸展，“最终，我们希望能够像美国一样，让这一成果造福人类。”


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靠，最后一句不是滋味，同样新闻，发个腾讯转人民日报的
http://news.qq.com/a/20120222/000348.htm
意念控制或者心灵感应，这些原本只出现在科幻、武侠小说中的情节，已经被浙江大学写入现实。

2月21日，浙大求是高等研究院“脑—机接口”研究团队向外宣布其最新阶段性研究进展：让猴子用“意念”控制机械手，实现抓、勾、握、捏四种不同的手部动作。对于脊髓损伤、肢体瘫痪的残障人士，这无疑是个喜讯，因为随着技术的发展和完善，他们也有可能用“意念”让自己重新站起来。

实现：猴子用“意念”操作机械手

前景：残障人士使用假肢将更方便

2月21日，浙江大学紫金港校区求是高等研究院的实验室里，一只叫“建辉”的猴子正在用抓、勾、握、捏四种不同的手部动作，“对付”它面前放着的四种不同形状的物体。半米外，一只机械手就像是与“建辉”有“心灵感应”，同步做着一模一样的手部动作，并分别抓住实验人员递来的塑料瓶、书本、胶带圈和小饰物。

据团队负责人郑筱祥介绍，这个过程实际上是将猴子想要做某个手部动作时大脑发出的信号，通过控制系统同时让机械手去完成这个动作，实现“意念”控制。要达到这个目标，研究人员运用信息技术提取大脑运动皮层的上百个神经元实时发放的信号并破译猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号特征分类，从而使猴子的“意念”能直接控制外部机械完成相应的动作。

郑筱祥说，浙大求是高等研究院“脑—机接口”研究团队获得的这项成果目前已基本与“脑—机接口”领域的世界一流水平同步。所谓“脑—机接口”技术，就是致力于在大脑和假肢等外部设备之间建立一条直接传输大脑指令的通道，实现即使在脊髓损伤、发生神经通路损坏的情况下，脑部的信号也能通过计算机解读，直接来控制外部设备，使行动障碍的人有望重获独立生活的能力，大大提高残障人士的生活质量。同时，这种研究也对理解大脑认知过程、智能信息处理有重要的科学意义，有利于推动数据高度复杂的新型信息感知技术、模式识别技术、集成电路等研究与发展。

在国际上，2008年美国匹兹堡大学的科学家宣布实现了让猴子用“意念”控制机械手臂的运动。2011年10月，美国杜克大学医学中心的科学家在《自然》杂志发表文章，宣布他们不仅能够让猴子用意念移动虚拟手掌，还能感受虚拟手掌触摸物体的触觉信号。

浙大此项研究成果的特别之处在于，他们捕捉到的神经信号是更为精细的手指信号，复杂性和精密性要求相对更高。

解密：脑部植入芯片记录神经信号

伦理：猴子手术规范并获悉心照料

实际上，意念控制的具体实现十分复杂，要经历在猴子的大脑皮层植入芯片，训练猴子做相应动作，获取、处理和解码这些动作的大脑信号并让外部设备能够“领会”这些信号。

郑筱祥说，这个领域的研究需要神经科学、信息工程技术和医学等多个学科的交叉合作，关键是要研发出实时性强、准确性高、具有互适应功能的多通道神经元放电采集、处理与信息解码技术。从最初实现电极植入大鼠脑部的“动物导航系统”到此次的成果，研究团队花了5年时间。

项目团队成员、浙大医学院附属第二医院神经外科副教授朱君明介绍说，他在给猴子做脑部手术时，需要向大脑运动皮层植入2个与200多个神经元相连接的芯片，单个芯片的面积小到4毫米×4毫米，每个芯片上有96个电极针脚。芯片的另一头连接着一台计算机，它实时记录着猴子一举一动发出的神经信号。

“这些针脚比头发丝还细，它们能保证植入大脑皮层时既不损坏细胞，又能够获取细胞发出的‘信号’。”朱君明说，芯片获得的信号要远远多于脑电图获得的信号。

这些脑电信号会在屏幕上呈现高低和频率不同的“声音”，来自生物医学工程、计算机、医学等领域的研究人员利用神经信号实时分析系统，对记录到的约200个神经元放电信号进行解读，最终区分出了猴子抓、勾、握、捏四种不同信号的“密语”。

“手的运动区少说也有几万到几十万个神经元，我们利用200个左右的神经元，就能对手的运动做出解码。”郑筱祥说，“当然，我们产生的控制指令相对于真正灵活多变的手指运动，在精细度和复杂度上还有一定距离。”

对于利用动物做实验的动物伦理问题，郑筱祥介绍说，选用猴子来做这个研究，通过了学校相关伦理道德委员会的论证，符合我国《实验动物管理条例》、《实验动物质量管理办法》、《浙江省实验动物许可证管理实施细则》、《浙江省实验动物管理办法》等法规条例，是正常的科学实验。

朱君明说，给猴子做芯片植入的手术，和做一台人脑手术一样规范，包括手术环境、麻醉、术后恢复等措施要求都很严格。

项目团队的动物组实验员介绍说，猴子一天内参与实验的时间大约为1个半小时，其余时间自己活动。参与实验的猴子有自己的活动空间，居住在恒温恒湿的空调房，每天都有专门的水果蔬菜和营养餐，并有两名专职实验员精心照料。

郑筱祥说，严格来说，目前国际上通过“意念”控制外部设备还有很漫长的路要走，但“脑—机接口”技术的发展前景让人向往。未来一两年，在实现对猴子手臂运动轨迹和手指运动轨迹的神经解码基础上，该研究团队有望实现猴子用“意念”伸出手臂并抓取物体的连续动作。（人民日报）



http://news.sohu.com/20120221/n335426719.shtml


中新社杭州2月21日电(记者 江耘) 让大脑的智慧与强大的机器“完全”合二为一，人类的这一愿望通过科幻电影《阿凡达》上的钢铁战士“实现”了。如今，浙江大学内的一只猴子如同钢铁战士一样，通过“意念”控制一只机械手进行不同的动作。这一研究，目前与世界顶尖水平同步。

　　这只猴子名叫“建辉”，生活在浙江大学求是高等研究院的实验室内。今天，记者看到了这只“聪明”的猴子，头上带着很卡通的帽子，脑部和电脑以及一只机械手臂之间连接了很多电线。

　　面对杯子、盒子、圆圈等不同的物体，“建辉”指挥着机械手臂用抓、勾、握、捏四种不同的动作将物品牢牢抓住。多次尝试，无一出错。

　　“建辉”是浙江大学高等研究院脑—机接口研究团队取得的最新研究成果，通过运用计算机信息技术成功提取并破译了猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号，使猴子的“意念”能直接控制外部机械。

　　控制大脑是人类一直想做却无法完全企及的事情。大脑内部上千亿个神经元之间通过发出微小的电脉冲相互交流，对人体各种行为 “发号施令”。 但是，这些神经信号却如同一本“天书”。

　　上世纪90年代起，随着计算机等技术水平的发展，一种称为脑—机接口的技术迅速成为了全球科学家最热门的研究领域之一。它致力于在大脑和外部设备(例如假肢)之间建立一条传输大脑指令的通道，实现脑部的信号通过外部设备有效到达身体各处，使行动障碍的人重获独立生活的能力。

　　据浙大脑—机接口研究团队负责人郑筱祥教授介绍，此前，美国科学家曾让猴子通过“意念”控制手臂的伸展，以及令猴子用控制机械手指做出捏的动作。

　　2006年，美国DONOHUE教授将芯片植入人脑，让完全没有行动能力的人，通过思维控制电视机开关和换台，甚至可以在发送电邮。

　　“如今我们的研究成果与美国实现了互补，我们能够精细的控制手指做出多个动作，准确率达到97%，这一成就已与世界一流水平同步。”郑筱祥告诉记者，这一研究成果填补了国内空白。

　　“如果"心灵感应"能自如的运用于人体的各个部位，就能大大提高肢障患者的生活质量，使他们能够像正常人一样不必完全依赖他人的照顾而生活。”郑筱祥表示，接下去将让“建辉”能够控制机械手臂的伸展，“最终，我们希望能够像美国一样，让这一成果造福人类。”


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靠，最后一句不是滋味，同样新闻，发个腾讯转人民日报的
http://news.qq.com/a/20120222/000348.htm
意念控制或者心灵感应，这些原本只出现在科幻、武侠小说中的情节，已经被浙江大学写入现实。

2月21日，浙大求是高等研究院“脑—机接口”研究团队向外宣布其最新阶段性研究进展：让猴子用“意念”控制机械手，实现抓、勾、握、捏四种不同的手部动作。对于脊髓损伤、肢体瘫痪的残障人士，这无疑是个喜讯，因为随着技术的发展和完善，他们也有可能用“意念”让自己重新站起来。

实现：猴子用“意念”操作机械手

前景：残障人士使用假肢将更方便

2月21日，浙江大学紫金港校区求是高等研究院的实验室里，一只叫“建辉”的猴子正在用抓、勾、握、捏四种不同的手部动作，“对付”它面前放着的四种不同形状的物体。半米外，一只机械手就像是与“建辉”有“心灵感应”，同步做着一模一样的手部动作，并分别抓住实验人员递来的塑料瓶、书本、胶带圈和小饰物。

据团队负责人郑筱祥介绍，这个过程实际上是将猴子想要做某个手部动作时大脑发出的信号，通过控制系统同时让机械手去完成这个动作，实现“意念”控制。要达到这个目标，研究人员运用信息技术提取大脑运动皮层的上百个神经元实时发放的信号并破译猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号特征分类，从而使猴子的“意念”能直接控制外部机械完成相应的动作。

郑筱祥说，浙大求是高等研究院“脑—机接口”研究团队获得的这项成果目前已基本与“脑—机接口”领域的世界一流水平同步。所谓“脑—机接口”技术，就是致力于在大脑和假肢等外部设备之间建立一条直接传输大脑指令的通道，实现即使在脊髓损伤、发生神经通路损坏的情况下，脑部的信号也能通过计算机解读，直接来控制外部设备，使行动障碍的人有望重获独立生活的能力，大大提高残障人士的生活质量。同时，这种研究也对理解大脑认知过程、智能信息处理有重要的科学意义，有利于推动数据高度复杂的新型信息感知技术、模式识别技术、集成电路等研究与发展。

在国际上，2008年美国匹兹堡大学的科学家宣布实现了让猴子用“意念”控制机械手臂的运动。2011年10月，美国杜克大学医学中心的科学家在《自然》杂志发表文章，宣布他们不仅能够让猴子用意念移动虚拟手掌，还能感受虚拟手掌触摸物体的触觉信号。

浙大此项研究成果的特别之处在于，他们捕捉到的神经信号是更为精细的手指信号，复杂性和精密性要求相对更高。

解密：脑部植入芯片记录神经信号

伦理：猴子手术规范并获悉心照料

实际上，意念控制的具体实现十分复杂，要经历在猴子的大脑皮层植入芯片，训练猴子做相应动作，获取、处理和解码这些动作的大脑信号并让外部设备能够“领会”这些信号。

郑筱祥说，这个领域的研究需要神经科学、信息工程技术和医学等多个学科的交叉合作，关键是要研发出实时性强、准确性高、具有互适应功能的多通道神经元放电采集、处理与信息解码技术。从最初实现电极植入大鼠脑部的“动物导航系统”到此次的成果，研究团队花了5年时间。

项目团队成员、浙大医学院附属第二医院神经外科副教授朱君明介绍说，他在给猴子做脑部手术时，需要向大脑运动皮层植入2个与200多个神经元相连接的芯片，单个芯片的面积小到4毫米×4毫米，每个芯片上有96个电极针脚。芯片的另一头连接着一台计算机，它实时记录着猴子一举一动发出的神经信号。

“这些针脚比头发丝还细，它们能保证植入大脑皮层时既不损坏细胞，又能够获取细胞发出的‘信号’。”朱君明说，芯片获得的信号要远远多于脑电图获得的信号。

这些脑电信号会在屏幕上呈现高低和频率不同的“声音”，来自生物医学工程、计算机、医学等领域的研究人员利用神经信号实时分析系统，对记录到的约200个神经元放电信号进行解读，最终区分出了猴子抓、勾、握、捏四种不同信号的“密语”。

“手的运动区少说也有几万到几十万个神经元，我们利用200个左右的神经元，就能对手的运动做出解码。”郑筱祥说，“当然，我们产生的控制指令相对于真正灵活多变的手指运动，在精细度和复杂度上还有一定距离。”

对于利用动物做实验的动物伦理问题，郑筱祥介绍说，选用猴子来做这个研究，通过了学校相关伦理道德委员会的论证，符合我国《实验动物管理条例》、《实验动物质量管理办法》、《浙江省实验动物许可证管理实施细则》、《浙江省实验动物管理办法》等法规条例，是正常的科学实验。

朱君明说，给猴子做芯片植入的手术，和做一台人脑手术一样规范，包括手术环境、麻醉、术后恢复等措施要求都很严格。

项目团队的动物组实验员介绍说，猴子一天内参与实验的时间大约为1个半小时，其余时间自己活动。参与实验的猴子有自己的活动空间，居住在恒温恒湿的空调房，每天都有专门的水果蔬菜和营养餐，并有两名专职实验员精心照料。

郑筱祥说，严格来说，目前国际上通过“意念”控制外部设备还有很漫长的路要走，但“脑—机接口”技术的发展前景让人向往。未来一两年，在实现对猴子手臂运动轨迹和手指运动轨迹的神经解码基础上，该研究团队有望实现猴子用“意念”伸出手臂并抓取物体的连续动作。（人民日报）