日前，“2020世界機(jī)器人大賽-BCI腦控機(jī)器人大賽”公布成績(jī)，天津大學(xué)和騰訊天衍實(shí)驗(yàn)室組成的C2Mind戰(zhàn)隊(duì)，經(jīng)過(guò)多輪賽程的激烈比拼，實(shí)力入圍BCI腦控機(jī)器人大賽“運(yùn)動(dòng)想象范式”賽題決賽，最終成功斬獲技術(shù)賽“顳葉腦機(jī)組”一等獎(jiǎng)，以及技術(shù)錦標(biāo)賽“顳葉腦機(jī)有訓(xùn)練集一等獎(jiǎng)”兩項(xiàng)冠軍。

BCI(Brain-computer interface，腦-機(jī)接口)是指通過(guò)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)電活動(dòng)和特征信號(hào)的收集、識(shí)別及轉(zhuǎn)化，使人腦發(fā)出的指令能夠直接傳遞給指定的機(jī)器終端，從而使人對(duì)機(jī)器人的控制和操作更為高效便捷，俗稱“腦控”。該項(xiàng)技術(shù)是一項(xiàng)融合了神經(jīng)科學(xué)和人工智能的一門新興技術(shù)，在人與機(jī)器人的交流溝通領(lǐng)域有著重大創(chuàng)新意義和使用價(jià)值，其已廣泛應(yīng)用于助殘康復(fù)、災(zāi)害救援、娛樂(lè)體驗(yàn)等多個(gè)領(lǐng)域。

作為集科技性、創(chuàng)新性、實(shí)用性于一體的世界級(jí)BCI賽事，本屆大賽上也誕生了諸多腦-機(jī)接口領(lǐng)域突破性技術(shù)成果。由天津大學(xué)和騰訊天衍實(shí)驗(yàn)室組成的C2Mind戰(zhàn)隊(duì)，從運(yùn)動(dòng)想象(Motor imagery，MI)路徑入手。這是一種非常重要的BCI范式，指沒有任何肢體運(yùn)動(dòng)的情況下，利用意念想象肢體運(yùn)動(dòng)，是一種自發(fā)性腦電。但是，由于腦電信號(hào)的不穩(wěn)定性，以及不同受試者腦電信號(hào)差異較大，甚至同一受試者在不同時(shí)間段采集的腦電信號(hào)都會(huì)存在較大差異，這使得腦機(jī)接口技術(shù)在使用前均需較長(zhǎng)的校準(zhǔn)時(shí)間，且系統(tǒng)性能不穩(wěn)定，這些問(wèn)題均嚴(yán)重影響了腦機(jī)接口技術(shù)運(yùn)動(dòng)想象范式在實(shí)際醫(yī)療場(chǎng)景中的應(yīng)用。

研究運(yùn)動(dòng)想象算法的騰訊天衍實(shí)驗(yàn)室高級(jí)研究員柳露艷介紹，針對(duì)腦電信號(hào)數(shù)據(jù)差異大，且數(shù)據(jù)集樣本量少，而導(dǎo)致訓(xùn)練困難及訓(xùn)練模型泛化性能差等問(wèn)題，騰訊天衍實(shí)驗(yàn)室提出了一種創(chuàng)新的運(yùn)動(dòng)想象腦電信號(hào)分類方法。該方法首先通過(guò)將同類樣本的時(shí)頻圖進(jìn)行疊加的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，這樣在保證擴(kuò)充數(shù)據(jù)多樣性的同時(shí)，又保持了原始數(shù)據(jù)時(shí)頻特性，同時(shí)還增加了模型在不同受試者或者同一受試者不同時(shí)間點(diǎn)腦電信號(hào)上的泛化性能;其次使用了基于GAN的領(lǐng)域自適應(yīng)算法進(jìn)一步加強(qiáng)了模型在不同腦電信號(hào)上的泛化性能。使用該算法訓(xùn)練的輕量級(jí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Convolutional neural network，CNN)模型，具有更強(qiáng)的魯棒性和泛化性能。

據(jù)悉，世界機(jī)器人大賽在業(yè)內(nèi)被譽(yù)為機(jī)器人界的“奧林匹克”，是目前國(guó)內(nèi)外影響廣泛的機(jī)器人領(lǐng)域官方專業(yè)賽事，自2015年起已成功舉辦五屆，共吸引了全球20余個(gè)國(guó)家12萬(wàn)余名選手參賽。BCI腦控機(jī)器人大賽作為世界機(jī)器人大賽中一項(xiàng)高精尖科研類賽事已成功舉辦三屆，此項(xiàng)競(jìng)賽內(nèi)容重點(diǎn)考察腦-機(jī)接口技術(shù)在醫(yī)療康復(fù)等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)成果，旨在推動(dòng)該技術(shù)與各領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)交流合作，滿足人們對(duì)醫(yī)療、養(yǎng)老、助殘、康復(fù)等多樣化的民生需求，實(shí)現(xiàn)該領(lǐng)域與各行業(yè)的跨越融合發(fā)展。（張銘陽(yáng)）

關(guān)鍵詞： BCI腦控機(jī)器人大賽