9月15日22时04分,长征二号F T2运载火箭将天宫二号空间实验室成功送上太空。九三学社中央青工委执行委员、九三学社天津大学委员会主委、天津大学精仪学院教授明东率领天津大学神经工程团队,设计研发的世界首套在轨脑—机交互及脑力负荷、视功能等神经工效测试系统随“天宫二号”一同飞天,等待“神舟十一号”和航天员到来后,将开启人类历史上首次太空脑—机交互实验。航天员在太空中“动动脑子”就能“指挥”各种操作,这种科幻片中才能见到的情景或将成为现实。
脑机交互/探索宇宙与大脑 存天然关联
为何要在太空中率先开展脑-机交互研究?“从宏观来说,人类的大脑因其复杂神秘而被称为‘三磅宇宙’,探索宇宙与探索大脑存在着天然的关联。”明东介绍,航天员在太空环境中,完成复杂作业任务受到极大限制,脑-机交互可以不依赖外周神经和运动系统,将航天员的思维活动转化为操作指令,同时又能监测航天员的脑力负荷等神经功能状态,实现人机互适应,减轻作业负荷,是最为理想的人机交互方式。
通过脑力负荷与视功能测试系统,可以实时获取并解析航天员在作业任务时的感觉和认知功能相关的生理信息变化。在轨脑-机交互系统针对太空飞行过程中的各类约束条件开发了适于在轨环境的高识别度、高稳定性的脑-机交互自适应检测设备与处理技术,构建了针对航天员个体的高度个性化定制的脑-机接口判别模型,设计了脑电特征强化诱导训练策略,优化了脑电特征与系统模型的耦合效率,大幅提升了脑-机在线操作的工作。
实验基础/已开展地基人体实验近千次
“这是我们团队首次参与航天任务,师生们为此付出了艰苦努力,积累了宝贵经验。”明东介绍说,2012年3月,天津大学神经工程团队与中国航天员中心人因工程重点实验室正式签订战略合作协议,致力于我国在轨脑-机交互装置与技术的研制和发展,其间进行了多次原理演示和可行性论证,尤其近一年中,团队先后完成所需的5个软硬件子项目的开发和调试,开展地基人体实验近千次,最终通过了航天员中心的严格评审。
明东曾通过纪录片《生命密码:三磅的宇宙》向世界解读“脑机交互”这一项令人激动的科技成果。“我们贴切地将这一计划称为‘天地同心’或者‘太空谛听’,因为可以让地面的机器人分身传达着远在万里之外、太空之上的航天员本人的某些思想。”明东说,“这一计划若能成功,希望能够吸引更多人来关注脑-机交互技术,关注中国神经工程前沿科技的发展。”
据悉,脑-机交互一直被列为美国最优先支持发展的颠覆性创新技术之一,“这将是中国人领先欧美开启的一次太空脑-机交互实验征程”。