原標題：腦機交互 靠這神奇接口

2018年7月10日，香港會展中心，全球首個獲得“公民身份”的機器人索菲婭亮相主舞臺 新華社圖

腦控輪椅

腦機結合

2025年，人工智能核心產業(yè)規(guī)模要突破1500億元，人工智能帶動相關產業(yè)規(guī)模達1.8萬億元﹔到2030年，人工智能產業(yè)發(fā)展進入全球價值鏈高端環(huán)節(jié)……這些數(shù)據(jù)和時間節(jié)點出自新近發(fā)布的《廣東省新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）。根據(jù)規(guī)劃，人工智能產業(yè)將成為引領國家科技產業(yè)創(chuàng)新中心和粵港澳大灣區(qū)建設的重要引擎?；浉郯拇鬄硡^(qū)人工智能創(chuàng)新基礎扎實，聚集了一批高?；A科研平臺和企業(yè)的智能研究室。記者近日分別走入廣州、深圳、珠海三個城市的重點實驗室，揭開這些高精端研究的神秘面紗。

廣東人工智能核心產業(yè)佔全國1/3

坐在屏幕前，不動手、不動嘴，無需任何肢體動作，隻需盯著屏幕上的鍵盤，動用意念，就能隨心所欲地掌控電腦打字或者看網頁。這很像動腦不動手的“超能力者”吧？到這個實驗室就可以讓你做一回“超能力者”。其實，這種超能力是所謂腦機接口機器賦予的，而這套設備就位於華南理工大學廣州市腦機交互關鍵技術及應用重點實驗室裡。通過採集分析實驗者的腦電波，實現(xiàn)了“腦控輸入法”，也就是上面提到的動用意念打字。

華南理工大學的腦機交互實驗室體現(xiàn)了扎實的大灣區(qū)人工智能創(chuàng)新基礎。此外，大灣區(qū)內還有中山大學多媒體實驗室和人機互聯(lián)實驗室等一批高?；A科研平臺，以及騰訊人工智能實驗室、華為諾亞方舟實驗室等企業(yè)深度研發(fā)平臺，擁有廣州和深圳2家國家超級計算中心。

《規(guī)劃》顯示，2017年，廣東人工智能核心產業(yè)規(guī)模約260億元，約佔全國1/3，帶動機器人及智能裝備等相關產業(yè)規(guī)模超2000億元，人工智能核心產業(yè)及相關產業(yè)規(guī)模均居全國前列。

根據(jù)《規(guī)劃》，到2025年，廣東人工智能基礎理論取得重大突破，建成30個以上人工智能重點實驗室、新型研發(fā)機構、工程（技術）研究開發(fā)中心、企業(yè)技術中心和應用中心（其中國家級研發(fā)機構10個以上），打造10個以上人工智能相關產業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟，建設4個以上人工智能智庫，力爭將廣東打造成為國內人工智能創(chuàng)新和應用高地。

神奇的腦機接口

2017年8月23日~27日，2017世界機器人大會在北京舉行，全球140余家知名機器人企業(yè)和研究機構參會。華南理工大學腦機接口與腦信息處理研究中心團隊憑借“多模態(tài)腦機接口輪椅控制系統(tǒng)”和“腦機接口意識檢測系統(tǒng)”項目的優(yōu)異表現(xiàn)，在清華大學、浙江大學、上海交通大學、中國醫(yī)學科學院等20余支參賽隊伍中脫穎而出，獲得bci腦控機器人大賽唯一的一等獎?！澳X-機接口是神經科學和工程技術學科交叉產生的一項具有深遠意義的技術，其在醫(yī)療康復、養(yǎng)老助殘、軍事等領域有廣泛的應用前景，腦-機接口也被本屆世界機器人大會發(fā)布為機器人領域十大發(fā)展方向之一?！眻F隊負責人李遠清教授介紹說。

華南理工大學廣州市腦機交互關鍵技術及應用重點實驗室，主任是腦機接口領域知名學者李遠清教授，他同時也是自動化科學與工程學院院長，國家杰出青年基金獲得者，教育部長江學者特聘教授，ieee fellow。團隊成員包括多位教授和60多位研究生。主要研究方向包括信號處理、機器學習與模式識別基礎理論研究、腦信號分析的算法研究、腦機接口等。團隊在2014年申請了廣州市腦機交互關鍵技術及應用重點實驗室，並獲批成立。建立了腦機接口研發(fā)平臺及多個腦機接口系統(tǒng)，包括腦控輪椅，腦控護理床、腦控電視、腦控電燈等。

位於華南理工大學自動化科學與工程學院的腦機接口實驗室裡擺放著幾臺輪椅和護理床。這些看起來普通的醫(yī)護設備一旦與腦機接口發(fā)生關聯(lián)就會發(fā)生不可思議的效果。

腦機接口是在人或動物大腦與外部設備間建立起直接信息通路，其大致原理是：系統(tǒng)採集用戶的腦信號(如腦電波)，並將腦信號輸入計算機進行實時處理，挖掘出反映人腦意圖的信息，進一步將這些信息變成控制指令，來實時控制外部設備。外部設備的控制效果又反饋給用戶，用戶可以依據(jù)這個反饋來調整腦控制策略，進一步提高控制效率。通過腦機接口，人腦可以直接控制外部設備。在這個過程中，人腦起到“指揮官”作用，而發(fā)出的“命令”隱含在腦信號中，由計算機將其解讀出來。

腦機接口與腦機交互技術可以實現(xiàn)很多神奇的功能，例如李遠清教授帶領的腦機接口團隊通過腦機接口系統(tǒng)，實現(xiàn)了部分意識障礙病人（也就是大家平常說的“植物人”）跟外界進行交流，實現(xiàn)了這類病人腦功能意識的檢測，大大提高檢測的精度。另外李教授團隊還針對高位截癱無法自理的殘疾人士研制出的腦控輪椅可以根據(jù)腦信號控制輪椅，實現(xiàn)左轉、右轉、加速、減速、啟動、停止等動作，同時結合自動導航系統(tǒng)，在復雜環(huán)境中可以自動規(guī)劃一條能夠繞過障礙物的行駛線路，並到達目標位置。

腦機混合智能 未來重要研究方向

實驗室成員俞祝良教授告訴記者如何準確捕捉極微弱的腦電信號，進行提取、分析和解讀都是極具挑戰(zhàn)性的問題。為了進一步提升腦機交互性能，並將腦機交互應用到殘疾人康復中去。實驗室在腦機交互，尤其是腦機混合智能等方面進行了深入研究。實驗室今年獲批的國家自然科學基金重點項目是“基於在線學習與評估的智能腦機共享控制技術與康復應用研究”。該項目為解決殘疾人腦控信號質量低的問題，採用視覺、聽覺及觸覺等多類型神經反饋技術來最大程度激發(fā)患者的腦響應信號﹔同時研究多模態(tài)腦機交互技術來獲得更加豐富、穩(wěn)定的人機交互指令。開發(fā)基於智能腦機共享控制的外骨骼機器人及上肢康復機器人，實現(xiàn)殘疾人運動輔助和康復應用。

俞祝良教授表示，殘疾人的運動功能輔助和康復訓練是一個非常重要的腦機交互應用問題。同時，實驗室今后一個重要的研究方向是結合機器智能和人腦智能技術，實現(xiàn)腦機混合智能，最大程度發(fā)揮機器智能和人腦智能的長處，克服各自的不足之處。腦機混合智能也是未來人工智能發(fā)展的一個重要方向之一。

深圳先進院：基礎算法研究和前沿應用並駕齊驅

人工智能作為互聯(lián)網產業(yè)之后的又一個新興熱點，無論科技界還是產業(yè)界，都拿出了最具想象力的詞匯與最美好的期待，深圳作為國內高新技術產業(yè)重鎮(zhèn)，也在努力迎合人工智能浪潮。

中國科學院深圳先進技術研究院是2006年由中國科學院、深圳市人民政府及香港中文大學友好協(xié)商，在深圳市共同建立起來的科研機構，經過12年發(fā)展，先進院目前已初步構建了以科研為主的集科研、教育、產業(yè)、資本為一體的微型協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。如今在中國科學院深圳先進技術研究院已經形成了一系列的人工智能實驗室，組成一個人工智能研究矩陣，在深度拓展人工智能的基礎研究和應用。

我國著名的人工智能企業(yè)商湯科技的創(chuàng)始人湯曉鷗博士（麻省理工學院博士、香港中文大學信息工程系系主任），還有一個身份是中國科學院深圳先進技術研究院副院長，他在深圳布下了一個積極推進人工智能基礎研究的陣地。深圳先進院集成所多媒體集成技術研究中心的負責人告訴記者，他們在人工智能底層研究的“算法”領域，率先提出“軌跡卷積特征tdd”，在一些視頻數(shù)據(jù)集取得領先的識別率，領先國際頂尖的牛津、谷歌、斯坦福、臉譜等課題組當時的結果。如今他們開發(fā)的“運動向量卷積神經網絡”將處理速度提升40倍。該團隊在cvpr、iccv、ijcv等國際頂級視覺會議和期刊上發(fā)表20多篇論文，是全世界在行為識別領域發(fā)表頂級論文最多的團隊之一。

在深圳先進院醫(yī)工所，醫(yī)學人工智能研究中心主任兼勞特伯生物醫(yī)學成像研究中心副主任梁棟告訴記者，他們的其中一個研究領域，是將人工智能技術引入醫(yī)學影像鏈條的前端，實現(xiàn)智能化掃描和成像，從而提供高質量的圖像幫助醫(yī)生進行分析和識別，這是當前人工智能技術在醫(yī)學影像領域的一個重要應用。他說：“在基於人工智能的醫(yī)學成像領域，我們已與世界同類科研機構處在並駕齊驅的位置上。世界一流的人工智能技術必將幫助我們從ge、西門子、飛利浦這些老牌跨國巨頭長期壟斷的專業(yè)市場中分一杯羹。”

珠海中德人工智能研究院：中德總理見証成立人工智能研究院

珠海四維時代網絡科技有限公司是由從德國、法國國家級人工智能實驗室的高級研究員創(chuàng)立的海外留學人員企業(yè)，專注於三維數(shù)字化重建、數(shù)字化虛擬展示技術與服務的高科技企業(yè)。四維時代發(fā)展至今，已經在數(shù)字化三維重建領域取得了多項突破性進展，對於小型物體的三維數(shù)字化過程可以做到全自動化無需人工干預。更具有國際上首創(chuàng)的微觀三維數(shù)字化精細掃描技術，在軟件的算法方面具有國際領先的地位。公司自主研發(fā)的全自動三維數(shù)字化算法可以在微觀的層面上進行三維數(shù)字化，自動化建模精度達到微米級別，比傳統(tǒng)的三維建模方式在效率上提高了200倍以上。

“隻需要上傳幾張照片就可以在四維時代的平臺上自動生成一個三維模型，簡單快速地實現(xiàn)對現(xiàn)實世界物體的3d克隆，讓每一個人都可以零距離欣賞3d數(shù)據(jù)以及創(chuàng)造3d數(shù)據(jù)，並結合3d打印技術進行3d復制。”

“隻需要用手指在屏幕上滑動線條，就可以自動檢索和匹配出與線條相一致的三維圖像，開拓了一種圖像數(shù)據(jù)檢索的全新人機交互方式?！?/p>

“應用機器學習和人工智能算法，將圖形自動轉化為聲音，進而實現(xiàn)反向推導可以解碼和加密聲音與圖像?！边@些新奇的人工智能技術，都可在珠海中德人工智能研究院展廳裡親眼看見。

而這個研究院，是去年在中德總理見証下簽約成立的。2017年6月1日，中德雙方在德國柏林總理府，共同簽署了《中德人工智能研究院建設合作協(xié)議》，在中德兩國總理見証下正式簽約，作為中德政府間科技創(chuàng)新的重點國際科技合作項目，納入中德政府積極推動的科技合作專題。同時，四維時代引進德國人工智能研究中心，共同合作成立中德人工智能研究院。

該中德人工智能研究院目前有中德專家團隊成員約200人，團隊成員均是來自德國中心以及四維時代的高級研究員。中德研究院未來將為人工智能技術在工業(yè)智能制造、計算機視覺、自動駕駛、精準醫(yī)療等方面提供更多的技術轉換成果和合作開發(fā)項目，促進中德合作開發(fā)人工智能及計算視覺技術的發(fā)展,並深入結合目前人工智能發(fā)展的歷史性機遇，將德國優(yōu)秀技術成果用於工業(yè)產業(yè)技術發(fā)展，促進區(qū)域間的優(yōu)勢產業(yè)及經濟增長，以及樹立中德合作新典范，打造人工智能的技術高地。

四維時代創(chuàng)始人崔巖博士介紹，中德人工智能研究院將聚焦於人工智能領域，尤其是計算機視覺領域的技術轉化與行業(yè)應用。以人工智能視覺技術為依托，以工業(yè)視覺技術為主導，帶動工業(yè)檢測技術、傳感技術、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機械臂操作引導以及精準定位與捕捉等技術的自主創(chuàng)造與開發(fā)，實現(xiàn)工業(yè)4.0和智能化工業(yè)體系的產業(yè)升級?！拔覀冇媱澯萌斯ぶ悄苡嬎銠C視覺技術，將微觀三維數(shù)字化技術與工業(yè)制造業(yè)相結合，建立機器人智能感知系統(tǒng)。這套感知建模技術能夠結合雙目攝像頭對生產線產品進行微米級建模和檢測，引導機器手臂進行拋光、噴涂、外殼平整等多項作業(yè)，同時能夠應用於細小物體的抓取與分揀，為工業(yè)自動化提供技術支持。目前該項目已經與國內龍頭工業(yè)企業(yè)珠海格力電器及蕪湖埃夫特機器人建立了穩(wěn)定長期的合作關系”。（記者王納、陳治家、童丹）(責編：李語、牛攀)