未来脑机接口的电极”衣服”可能长这样，你会喜欢吗？
一种与艺术、智能相结合的BCI系统
近日，在奥地利林茨举行的电子艺术节(Ars Electronica Festival)上，展示了一件引人注目的连衣裙，这件衣服展示了一种超低能耗，高分辨率的脑机接口，它非常灵敏，穿上它，你仅仅想了一下要移动一根手指，它就可以识别出哪根手指，而无需植入。这件衣服是奥地利约翰内斯·开普勒大学林茨分校(JKU)的研究人员联合医疗工程公司G.tec的开发人员以及时装技术设计师Anouk Wipprecht共同合作的一套特别的脑机接口装置，其实它看着更像一套有用神奇功能的礼服，研究人员给它命名为Pangolin dress(穿山甲礼服)。据IEEE报道，Pangolin dress 包含64组，每组16个即共1,024个单独的头戴式电极。这些电极检测来自大脑的电信号。这些传感器收集到的数据被组合，分析并转换为由32个Neopixel LED和32个伺服驱动的秤显示的颜色，从而创建了神经活动的全身可视化。更加神奇和酷炫的是，Pangolin dress礼服能够展示穿戴者的意念，比如对穿戴者所处的精神状态以不同颜色反映出来，比如紧张的时候展示--白色、平静的状态时展示--蓝色、沉思时展示--紫色等等。
最大的技术进步是连接到每个电极的新定制芯片。该单通道芯片侧面尺寸为1.6毫米，集成了一个放大器、一个模数转换器(ADC)和一个数字信号处理器，其功耗特别小。由于它消耗的功率非常小，因此可以由附近的基站以非接触式RFID芯片的方式为该芯片供电，并且还可以无线方式返回数据。以无线方式为芯片供电和通信将消除将患者束缚于有线系统中的测试系统的需要，甚至消除了医疗设备的体积和重量。最大的挑战是如何适应“传感器电子设备的电力预算”，JKU集成电路研究所的HaraldPretl教授表示。“我们必须为此设计一个放大器，一个ADC，以及基于超宽带的我们自己的传输协议。”
虽然芯片设计是定制的，但团队并没有一味追求奇异的制造技术，该项目负责人Thomas Faseth解释说：“我们秉承控制成本的原则，项目里使用了180纳米[制造]技术，但是也通过使用一些先进的电路设计技巧来获得更高的性能。”在穿山甲服装中，每组电极和芯片被安装在一个六边形的瓷砖上，而穿戴者的头部——在这个例子中，是奥地利的Megi Gin(下图)，他和模特一样成为了测试参与者——被瓷砖覆盖，每个都装有定制的芯片和天线。
研究人员对神经信号进行了整合和解释。例如，当你决定主动移动肌肉时，它会在你的运动皮层中触发一种局部的活动模式，这种活动模式可以被检测和识别到。G.tec联合创始人Christoph Guger表示：“通过1024个独立通道，你甚至可以获得单个手指的分辨率。”这是表面电极通常无法做到的，如果要做到这一点，你需要植入物。”原因在于，表面电极系统通常具有64个通道，这仅能够区分例如该运动是针对右臂还是针对左臂。由于大脑各不相同，因此识别此类细粒度的细节需要使用机器学习来识别与不同运动相关的模式，从而针对各个佩戴者对系统进行校准。然而，，该系统实际上并不需要你做出任何具体的动作，只要参与者想象执行某项运动时，它就可以学习，甚至会更容易学习，因为想象某项运动通常比执行该运动需要花费更长的时间，从而产生更持久的信号。这意味着肢体瘫痪或缺失的患者可能可以使用该技术，Guger推测该项技术可以应用与控制外骨骼。话说，如果未来适合脑机接口衣服长这样，你会穿着它走在大街上吗？https://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/bionics/the-tech-behind-a-mind-reading-dress-could-lead-to-wireless-batteryless-exoskeleton-control
