2023世界机器人大会-脑机接口技术创新与应用发展论坛成功召开

作者：未知更新时间：2023-09-01 点击数：

　　【时事聚焦】2023年8月20日下午，“2023世界机器人大会-脑机接口技术创新与应用发展论坛”在北京亦庄北人亦创国际会展中心顺利召开，本届论坛由中国电子学会主办，中国电子学会智能人机交互专家委员会承办。论坛邀请领域内知名专家，聚焦脑机接口技术中的原创性理论、脑机交互范式设计、应用落地过程中可能面临的实际问题，针对国内外的最新研究进展、科研成果和产业发展动态进行研讨交流，探索当前脑机接口技术创新与潜在的应用方向，提升机器人操控水平，使之能够更好的符合人类的操控意图。本届论坛分为主题报告和高峰对话两个环节。

　　论坛架构
　　论坛主席　　高上凯　　清华大学教授

　　1970 年毕业于清华大学电机系，1982 年在该系获生物医学工程专业硕士学位。高上凯教授的研究主要集中在神经工程学，特别是基于无创头皮脑电的脑-机接口系统，包括新实验范式的开发、系统性能的优化及高通讯速率实用系统的开发。研究的目标是要利用脑-机接口技术造福人类。因在脑-机接口研究中的贡献，高上凯教授先后入选the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 和 American Institute for Medical and Biological Engineering (AIMBE) 的Fellow。她现在担任Journal of Neural Engineering杂志的 Deputy Editor，还担任IEEE Transactions on Biomedical Engineering，Physiologica Measurement，IEEE Transactions on Neural System and Rehabilitation Engineering 等杂志的编委。
　　论坛秘书长　　印二威　　军事科学院国防科技创新研究院研究员

　　室主任，博导，长期从事智能人机交互技术研究。担任某部委预研专项技术总师，主持国家自然科学基金等10 余项；发表学术论文80余篇，出版著作3部，被评为中国指控学会青年科学家、中国电子学会优秀科技工作者、微软学术评为专业领域全球TOP100最有影响力学者等荣誉，授权发明专利44项，获得中国专利优秀奖、全国发明展览会发明创业奖金奖金桥奖突出贡献奖、第16届北京发明创新大赛金奖、首届“创新杯”国防科技创新大赛一等奖、世界机器人大赛一等奖、Facebook 眼动大赛第一名，国际视觉语言大赛第一名等。担任中国电子学会智能人机交互专委会副主任委员、中国指挥与控制学会虚拟现实与人机交互副主任委员、中国认知学会认知建模专委会副秘书长，北京大学、上海交大、中山大学、天津大学等高校兼职博导。
　　主题报告

　　论坛现场　　论坛邀请大连理工大学丛丰裕教授担任论坛主持人。论坛正式开始后，丛教授代表组委会邀请北京市经济和信息化局总工程师仝海威上台致辞，仝总工代表工信部、北京市政府对参加本次论坛各位专家与嘉宾的到来表示了热烈欢迎，并介绍了本次论坛的重要意义和基本情况。

　　大连理工大学教授丛丰裕主持专题论坛

　　北京市经济和信息化局总工程师仝海威致辞　　《神经技术：从理论到解决方案》
　　论坛邀请天桥脑科学研究院应用神经技术前沿实验室主任Gerwin Schalk做了题为《神经技术：从理论到解决方案》(Neurotechnologies: From Theory to Solutions)的报告。该报告介绍了过去100年脑机接口技术的发展技术路线谱，点明了脑机接口的采集方式更加多样化和价格成本更加低廉的基本趋势。报告随后介绍了脑机接口的工程发展史，并基于其自身的研究介绍了一个令人印象深刻的研究案例：从大脑活动中重构音乐。该研究受到《卫报》、《纽约时报》等国际主流媒体的广泛报道。报告认为，当前脑机接口技术面临的主要问题可被归纳为“安娜卡列尼娜原则”，并建议通过“评估和验证(BCI)潜在的价值，专注(BCI)用户的问题，专注(BCI)领域内正确的问题”加以解决。报告最后认为“神经技术改变了人们的生活，提供了一种全新的方法与脑交互，该领域需要持续性投入的研究而不是止步于Demo”。

　　天桥脑科学研究院应用神经技术前沿研究室主任Gerwin Schalk作报告　　《视觉诱发电位脑机接口》
　　中国生物医学工程学会医学神经工程分会副主任委员、中国生物医学工程学会青年工作委员会委员王毅军教授作了题为《视觉诱发电位脑机接口》的报告。报告通过介绍无创脑机接口中的VEP(稳态视觉诱发电位)范式，为我们揭示了这一领域的研究背景、基本原理以及最新的工作进展。首先，王教授介绍了无创脑机接口系统的构成，包括信号的采集、分析和设备控制等，指出了BCI在通讯、控制、康复、功能增强和睡眠监测等领域有着广泛的应用。然后，讨论了常用的频率编码脑机接口范式——SSVEP，并指出SSVEP脑机接口目前可以实现每分钟约300比特的信息传输速率(ITR)，是目前无创脑机接口中ITR最高的类型之一。在刺激编码方面，报告介绍了基于频率相位编码和个性化模板匹配的范式，探讨了基于窄带刺激和随机编码的范式，以及基于空间信息编码的研究。以上研究为实现高速率、多目标编码的SSVEP脑机接口提供了新的思路。最后，王教授还展示了研究课题在不同应用场景下的实际应用，如脑开关、人机交互和临床应用等。

　　中国科学院半导体研究所研究员王毅军作报告　　《消费级脑机接口发展与挑战》
　　长江学者、天津大学医工院副院长许敏鹏教授做了题为《消费级脑机接口发展与挑战》的报告。首先，报告介绍了脑机接口的基本原理，解释了大脑神经活动和脑电信号的关系，以及如何通过识别脑电信号中的特征来解码人的思维状态。其次，报告介绍了脑机接口技术的发展历程。从侵入式脑机接口到非侵入式脑机接口，该报告系统地介绍了不同类型脑机接口的优缺点以及在实际应用中的成果。通过实例，介绍了侵入式脑机接口在控制机械臂、恢复肢体功能等方面取得的显著突破，而非侵入式脑机接口在硬件形态和范式选择上面临着一些挑战和限制。此外，报告还介绍了消费级脑机接口产品和应用的发展前景，提出了脑控键盘和脑控鼠标作为人机交互的关键方向，探讨了如何解决脑机交互方式不自然、脑机硬件形态不友好等问题。通过实验和研究，许教授展示了近年来在非侵入式脑机接口领域所取得的一些突破，如通过微创的方式实现脑控鼠标的控制、实现非侵入式脑机接口的高性能语音合成等。

　　天津大学教授许敏鹏作报告　　《严重失智患者的人机交互临床需求》
　　中国医师协会神经修复学分会意识障碍学组主任委员、天坛医院神经科学主任医师何江弘做了题为《严重失智患者的人机交互临床需求》。该报告从临床角度详细地介绍了脑机接口的需求、场景和问题。作为医院神经外科的一员，何主任强调了脑机接口对严重认知障碍和失能患者的重要性，以及将其应用于临床康复中的潜力。在需求方面，报告指出了严重失能失智患者的康复需求，他们需要将残存的意识和意图输出出来，并通过新技术帮助他们进一步恢复。报告还提到了认知功能运动分离障碍的患者，他们在运动功能严重受损的情况下仍保持完好的智力，但由于无法输出意识，可能被误诊为植物人，因此需要更多的检测手段来确认他们的意识状态。在场景方面，报告强调了脑机接口在康复中的应用，包括运动想象训练、高级认知功能训练和脑控外部设备等。何主任还提到了睡眠监测在临床中的重要性，帮助医生了解患者的睡眠状态，以便在治疗中选择适当的时机。在问题与思考方面，报告指出了一些挑战，如采集速度与快速分析、实验范式的设计与应用、外科与脑机接口的结合等。何主任还强调了脑机接口技术的稳定性、成熟性和简洁性在临床应用中的重要性。报告深入探讨了脑机接口在临床中的应用问题，提出了一些重要的观点和思考，对于推动脑机接口技术在医疗领域的发展具有重要的指导意义。

　　天坛医院神经科学主任医师何江弘作报告　　《脑机接口对抗安全》
　　图像信息处理与智能控制教育部重点实验室副主任、华中科技大学伍冬睿教授作了题为《脑机接口对抗安全》的报告。在报告中，伍教授深入探讨了脑机接口技术在安全性方面面临的挑战，并提出了解决方案。通过对脑机接口系统的攻击和防御研究，报告揭示了这一新兴技术的脆弱性以及对人类生活和社会安全的潜在影响。报告以机器学习模型的对抗攻击为例，说明了如何通过微小的干扰改变模型的输出结果，进而引发严重的错误判断。报告介绍了脑机接口系统的两种主要攻击方式：目标攻击和非目标攻击，以及白盒攻击和黑盒攻击。通过这些攻击方式的分类，研究人员可以更好地了解攻击者的策略和攻击手段。报告的后半部分重点介绍了脑机接口系统的防御方法。其中最常用且效果最好的方法是鲁棒训练。此外，伍教授所在的团队还提出了其他防御方法以提高系统的稳定性。报告的最后还展望了未来可能出现的安全隐患，并提出了进一步研究的方向。

　　华中科技大学教授伍冬睿作报告　　《面向自然场景的脑机接口与脑机协同控制技术》 　　北京理工大学机电系统与装备研究所所长毕路拯教授做了题为《面向自然场景的脑机接口与脑机协同控制技术》的报告。报告介绍了团队在脑机接口领域的工作成果，主要涵盖了双手协同运动解码，面向自然场景的听觉目标检测，以及脑机协同控制系统的开发。在双手协同运动解码方面，毕教授课题组通过头皮脑电信号的采集和分析，研究了双手协同运动的运动解码方法。在面向自然场景的听觉目标检测方面，课题组采集了无人机的声音和环境背景声音，并进行了听觉目标检测实验。此外，报告还介绍了团队在脑机协同控制系统方面的工作。通过数学建模和模型预测控制方法，开发了一种辅助控制器，用于提高脑机接口在动态系统控制中的性能。实验结果表明，该辅助控制器能够减小控制误差，并提高系统的安全性和鲁棒性。该报告通过创新的方法和实验验证，展示了脑机接口在双手协同运动解码、听觉目标检测和脑机协同控制系统方面的潜力和应用前景。

　　北京理工大学教授毕路拯作报告　　高峰对话
　　论坛的高峰对话环节由天津大学副校长明东教授主持，清华大学高小榕教授，国防科技大学胡德文教授，琶洲实验室常务副主任华南理工大学李远清教授、上海交通大学吕宝粮教授、西安交通大学徐光华教授、首都医科大学宣武医院主任医师唐毅和中国航天科工集团脑机创新中心首席科学家张利剑作为对话嘉宾，围绕主题“展望脑机接口技术应用与发展”展开讨论。