林江心

【摘 要】伴随着科技的进步，使得人们享受科技文明所带来的便利的同时可以轻易的使用家庭电器、自动化设备、计算机操作等许多再平常不过的事。在许多科幻片里甚至出现过用脑来控制各种各样先进设备的画面，但这些真的只是存在科幻世界里事情吗？答案是否定的。经过对脑电波的研究及开发，已经有一些以脑电波控制的游戏相应出现，甚至利用脑电波控制的机器，医疗设备也横空出世。因此，通过思想控制事物曾经是神话、恶作剧和科幻小说的东西，现在正快速变为现实。

【关键词】脑电波信号（EEG）；脑电波控制器＼

用思想移物没什么特别的神奇。人类每次移肘、呼吸的时候都在展示这种神技，靠的就是向有关肌肉发送电脉冲。如果我们能检测到并解析出这些电信号，那么这个论点就验证了。理论上没有理由认为他们只能操纵思考者身体而不能操作其他物体。实际上，在近二十多年，脑-机接口（BCI）通过将电极植入颅骨，已能让瘫痪病人控制计算机鼠标、机器臂和轮椅了。

现在，电极固定于而非钻入头皮的非侵入式BCI终于成为原需植入复杂手术过程的一种可实用选择。脑电流记录仪（EEG）能在头皮上测量脑电活动。去年，奥地利的一家名为古戈科技（Guger Technologies）的公司发布了一套应用EEG让瘫痪病人打字的系统。系统在一个网格中一个接一个的高亮显示字母。所要字母出现的时候，EEG脑套提取大脑与识别它相关的活动。以每分钟五至十个字符的速率进行，此过程很慢且麻烦，但它毕竟为患者提供了一种和他人交流的方法。本设备还可用于引起使用者的注意、命令计算机读出一段文字或向电视等外部设备发出指令。

那么我们脑电波到底是怎么一个波呢？

脑电波在头皮下之大脑皮质上所测得的电位约为毫伏特（mV）的等级，但一旦经由颅骨、头皮的衰减后，由头皮上所量测到的电位则骤降为微伏特（μV）的等级（0.5uV～100uV），频率约为0.5～100Hz，因此脑电波信号具有低振幅及低频率的特性，因此一个设计精良且低噪声的脑波讯号放大器将是整个脑波控制器的重要影响因素。

依据脑电图仪与临床生理学会国际联盟的分类将脑波的频率分为四个频段，分别是δ波、θ波、α波、β波.每个频率波的临床表征见下表。

通过BCI架构就可以把采集到的脑波信号转为相应的指令。

BCI即是Brain-ComputerInterface之缩写，即是将脑电波讯号经由特征萃取量化，再经由分类器加以辨识，然后经由生物回馈之方式来使得一般人或有运动障碍的人其能利用意识想象的方式来与计算机之间作沟通之动作。一个BCI系统其基本的组成架构包括：

随着技术的发展，得到有用EEG结果所需的电极数量正稳步下降。近年来已有多种EEG设备发布，它们装有比高端套件数量少的传感器，特别应用于各种游戏产品中。

现在市面上已经有各种各样的脑电波产品，2009年发布的两款基于头套的游戏杆——Uncle Miltons Star Wars Force Trainer和Mattels Mindflex——通过比对不同频率的脑波计量玩家的注意力和休闲水平，进而通过风扇的气流控制小球起落。

然而，后来头套价格下跌，催生了多种很好的产品。比如，德国的研究者使用Emotiy头套构建了一个设备，此设备能使驾驶员通过脑子想来控制汽车左右转、加减速。七月份丰田首次发布了一款概念自行车PXP，它带有一个思维控制的传动移位机械装置。

2011年四月，加州EEG头套生产商 NeuroSky推出了其100美元脑波头套，将传感器数目减低至一个。能滤除外部电活动致干扰的算法使之成为可能。美国奥林匹克射箭队使用此公司的技术帮助运动员达到并保持姿势。 NeuroSky的伙伴B-Bridge International推出了一个装有两个EEG传感器的高尔夫球帽，称为BrainAthlete。它能画出运动员在竞技中的重要时刻的集中度水平曲线，通过这个曲线，能帮助他们学习如何避免分神。同样，也有一些显然肤浅的EEG技术应用产品。比如一对头上戴的猫耳朵，当佩戴者集中注意时竖起来，当佩戴者放松的时候倒下。一次性玩具的视频在网上是如此的畅销，以致其创造者——日本的Neurowear正在考虑大量生产 不仅是国外的有脑电波的产品，我国也有技术技术含量比较高的产品上市。由深圳市宏智力科技开发的一款智能头箍式的脑电波游戏产品。该产品使用蓝牙技术与各种平台交流，例如家庭电脑、iPhone手机、ipad平板电脑、安卓平台。通过佩戴智能头箍，使用该公司开发的游戏，就可以体验各种游戏带来的乐趣和头箍上炫目的效果。这个对于训练学生的注意力有很好的帮助。该公司的产品已经在苹果公司的平台上已经开始热销，估计今年会有大批量的产品投入到市场上。

脑电波的产品不仅仅是娱乐和游戏，一家叫做Myndplay的英国公司正在制作一部交互短片，观众可以进入主人公角色，通过集中精力或者放松来影响情节。Myndplay的老板Mohammed Azam认为本技术具有娱乐之外的潜力。例如，他在攻关的一个应用（下转第144页）（上接第53页）中，用户必须在多种约会情景下保持冷静。其他的项目还有工作面试培训和一个帮助治疗压力和恐惧症的虚拟治疗应用。

一个总部在新西兰被称为Thought-Wired的组织展示了一套叫做Emotiv EPOC的系统。系统使用商业可用的14传感器头套，价格大约300美元，为意识游戏设计，可用作只能家居控制器。它能让残疾人控制灯泡、打电话、操纵空调以及进行其他简单任务。

用我们的意识去控制事物在以前看来是多么的科幻，但是经过我们的努力已经变为现实。虽然现在的技术还不至于让我们可以实现太多的功能，但是这项技术正在的不断的完善中，我相信在不久的将来用我们的意识去控制各种设备，实现我们只能在科幻世界里面看到的画面不再是梦想。戴上你的思考帽，让我们的意识飞起来把！

【参考文献】

[1]陈志玮.“研究以小波神经网络作μ波实时鉴别”.台湾国立成功大学电机工程研究所硕士论文，1999.

[2]林国肇.“以脑波为控制信号之身心障碍键盘输入系统”，台湾国立大学电机工程研究所硕士论文，1999.

[3]Lehtonen，Janne.，“EEG-based brain computer Interfaces，”Helsinki University of Technology， Department of Electrical and Communication Engineering，2002.

[4]Babak，Mahmoudi.et.al，”Single-channel EEG-based prosthetic hand grasp control for amputee subjects，”Iran University of Science and Technology，Department of Electrical Engineering，2002.

[5]Palaniappan，R.，Raveendran，P.，“A new mode of EEG based commun -ication，”Neural Networks，2001.Proceedings.IJCNN '01.International Joint Conference on，vol.4，2001：2679-2682.