ACM通信
工程团队探索思想如何操作计算机等
任何一天，你都能在罗文大学工程学院实验室的电脑前找到约翰·拉罗科(John LaRocco)，电极从覆盖他头部的黑色莱卡帽中伸出来，魔术贴牢牢地贴在他的下巴下。
不，这位23岁的学生并不是在为m·奈特·沙马兰(M. Night Shyamalan)的下一部大片做准备:这位电子与计算机工程专业的研究生是一个探索脑机接口的团队的一员。简单地说，他正在研究一种方法，让人们可以用他们的思维来驱动计算机和其他技术来完成各种各样的动作。
最近的一天，拉罗科用他的思想把一个球移动到电脑屏幕上的一个盒子里，并拼出一个名字。他并不是完美无缺的——他不得不在脑子里给电脑充电来修正这里那里的错误——但在短时间内，他可以把球推进盒子里，不需要用手指碰键盘就能得到刚好正确的名字。
他的努力的关键是那顶被称为电极帽的帽子，它有40个电极连接到他头上的皮肤，厚厚的凝胶层充当了人与设备之间的导管和连接器。同样重要的是一些非常复杂的数据分析软件。这些电极巧妙地放置在大脑中与特定功能相关的部位，产生相应的信号。这些电极连接到一个40通道的脑电图(EEG)系统，该系统通过从用户的大脑中收集信号并将这些信号放大并转发到连接的计算机来显示大脑的电活动。
简而言之，用户的想法被编码在脑电图信号中，并通过电极传输到脑电图设备到计算机。在拉罗科最近的演示中，当他想到一个特定的动作——在这种情况下，他的手挤压——球就会向上移动，而当他想到另一个动作——踢他的脚——球就会向下移动。他在练习中学会了一些小技巧，比如避免眨眼，尽量不要绷紧下巴，因为这两种动作似乎都会干扰脑机连接。
拉罗科正在与欧洲经委会的研究生詹姆斯·埃思里奇(James Ethridge)合作，在罗文大学(Rowan University, Glassboro, n.j.)副教授罗比·波利卡尔(Robi Polikar)的指导下完成这个项目。波利卡尔长期致力于探索思维的可能性，包括由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)下属的国家衰老研究所(National Institute on Aging)资助的阿尔茨海默氏症研究。
波利卡尔谈到他的最新项目时说:“脑机接口通常允许你用你的思想来控制设备。该设备可以是机械的，比如操纵杆、电脑光标或键盘。一旦你能创造一个控制信号，你就能控制一切。”
用思想控制计算机涉及到受试者在脑电图信号中刺激一个模式。例如，当拉罗科想要在他想拼的名字中选择一个字母时，他会查看一个闪烁的字母矩阵，其中包含了整个字母表，并在每次想要的字母闪烁时数一数。这一计数记录在他的脑电波中，并产生了一种模式，该团队的数据分析软件识别出代表他想要捕获的字母。
脑机接口是一个不断发展的领域。它们在未来可能有许多应用，其中一些可能有利于安全和医疗保健。这项研究也可能有其他的应用，比如为机器人设计吸尘室，改进游戏设备和运行智能房屋。
“没有单一的最终目标，但有很多应用，”拉罗科说，他希望攻读工程学博士学位，并对假肢和生物反馈设备感兴趣。例如，他说，军方可以使用该系统来确保飞行员得到适当的训练，患有瘫痪的人可以利用他们的思想来完成诸如移动机械肢体和机动轮椅等任务，安全人员可以使用这种技术，如更精确的测谎仪。
拉罗科在他的硕士论文中专注于脑机接口，探索使用太极和冥想等放松技巧的人是否能比不使用这些技巧的人更好地操纵和控制自己的思想。
埃思里奇一直致力于研究该系统的工作原理，并提供技术支持。他对信号处理和模式识别领域的工作很感兴趣，也希望获得工程学博士学位。
“这是一个具有挑战性的项目，”Ethridge说。“我喜欢我所从事的工作能够提高生活质量。使用脑电图的最大吸引力是它是非侵入性的，因此不需要手术。”
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