基于脑机接口与人机闭环的远程脑控无人机系统

随着现代军事战争的迅速演变,远程脑控无人机在实现战场信息获取、目标监视和战术部署方面扮演着愈发重要的角色。提出一种应用于远程脑控无人机的压缩感知控制范式和人机闭环控制算法,基于该控制范式及控制算法搭建面向军事应用场景的远程脑控无人机系统。在线实验结果表明:8名被试人员通过该脑控无人机系统进行导航任务,平均任务完成率为0.95,平均任务完成时间为100.46 s,显著优于基于人机开环控制算法的脑控无人机系统;新提出的脑控无人机系统可以应用于军事场景下的战场侦察,大幅度提高作战人员的无人机远程控制能力,拓展作战人员的战场感知范围。

从新媒体、科幻创意到通用人工智能:脑机接口的艺术革命

作为一种前沿技术,脑机接口不仅为科学家探索人类意识和思维的奥秘提供了重要的工具和途径,而且为艺术家提供了全新的创作手段和表达方式。在新媒体艺术领域,脑机接口给开拓者带来了新思路、新机遇,脑控绘艺、脑波音乐、脑控游戏等由此诞生。在科幻艺术领域,脑机接口赋予主创人员电光石火的灵感。相关作品想象如何通过这种技术在生理层面增强大脑能力、修改记忆或治疗疾病,在信息层面破译思想活动、深入赛博世界、实现灵明转移,在意向层面发挥自家大脑的主动性、利用他人大脑的受动性、增强多个大脑的交融性。脑机接口与通用人工智能的结合则为探索艺术创作提供了全新的视角和无限可能性。人们有可能通过纯思维与AI系统交互、超越传统肢体限制开展艺术活动,在梦境、冥想等特殊意识状态下配合AI抒情写照,共同经历丰富而深刻的艺术体验,形成前所未有的集体创作模式。

医疗脑机接口技术的法律规制

区别于其他大脑神经技术和传统治疗方法,通过脑机接口技术可以传输、解读和记录神经数据。神经数据经过解码不仅可以反映健康信息,还可以揭露思想隐私。另外,脑机接口技术可以通过刺激直接干预患者的情绪、思想、甚至行为。对于医疗脑机接口技术应该适度规制,需要兼顾生命身体健康权和人性尊严法益,神经数据合理利用和隐私保护。具体规.制路径包括:对医疗脑机接口技术研究进行严格的伦理审查,对脑机接口医疗器械进行特殊的审批监管,对知情同意的履行进行特别的程序保障,对神经数据进行专门的立法保护。

绳带辅助本体感觉神经肌肉促进技术训练联合绳带辅助脑机接口训练对脑卒中偏瘫上肢康复效果的随机对照试验

目的探讨绳带辅助本体感觉神经肌肉促进技术(PNF)训练联合绳带辅助脑机接口(BCI)训练在脑卒中偏瘫患者上肢康复中的应用效果。方法2022年3月至2023年2月,选取广西医科大学第二附属医院脑卒中偏瘫住院患者96例,随机分为常规组(n=32)、PNF组(n=32)和联合组(n=32)。各组均给予常规康复治疗,常规组给予上肢PNF训练,PNF组给予上肢绳带辅助PNF训练,联合组给予上肢绳带辅助PNF训练和上肢绳带辅助BCI训练,共4周。治疗前后,分别采用偏瘫上肢功能测试-香港版(FTHUE-HK)、Fugl-Meyer上肢功能评定(FMA-UE)和改良Barthel指数(MBI)进行评估。结果各组FTHUE-HK评分、MBI评分的组内效应(F>341.219,P<0.001)、组间效应(F>21.705,P<0.001)和交互效应(F>3.171,P<0.05)均显著;FMA-UE评分的组内效应(F=520.472,P<0.001)和组间效应(F=41.939,P<0.001)显著,交互效应不显著(P>0.05)。治疗后,各项指标均为联合组最优(P<0.05)。结论绳带辅助PNF训练联合绳带辅助脑机BCI训练能进一步促进脑卒中偏瘫上肢运动功能障碍患者的恢复,提高其日常生活能力。

某三级甲等公立医院API接口安全监测实践与思考

目的:建立医院API接口资产台账,实现API接口的统一集中管理,并对API接口的运行状态进行实时监控,及时发现接口安全风险并整改,提升医院信息安全防护水平。方法:以某三级甲等公立医院为例,通过人工和系统识别相结合的方式,梳理医院API接口,建立台账,利用API接口监测设备对网络流量实时监测,识别安全风险并整改、加固。结果:实现了全院API接口的集中统一管理,提升了医院信息安全防护水平,保障医疗数据在信息系统间的安全共享和流通。结论:对API接口进行安全监测,有助于发现医疗机构应用系统安全风险,提升医疗机构网络安全防护能力,保障医疗数据安全。

基于级联型扩张状态观测器的直流微电网低压负载接口变换器自抗扰稳压研究

直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定,利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度,将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先,在考虑扰动存在的低压接口变换器动态模型基础上实现对于稳压控制策略的系统设计。之后,在时域上分析级联型扩张状态观测器对于扰动重估精度的提升效果,利用线性等效框架在复频域上分析系统对于总扰动的抑制性能,以及系统模型不确定下对于动态性能的影响。此外,将Lyapunov理论运用于分析所提稳压控制策略的稳定性,表明该系统在工程上稳定。最后仿真实验验证了所提出稳压策略的正确性与有效性,且对于扰动具有较好的抑制性。

基于磁性传感器的低失调温度补偿接口电路设计

面向磁性传感器在物联网(IoT)技术中的广泛应用,该文基于180 nm CMOS工艺设计了一种具有低失调电压,低温度漂移特性的霍尔传感器接口电路。针对霍尔传感器灵敏度的温度漂移特性,该文设计了一种感温电路并与查表法相结合,调节可编程增益放大器(PGA)的增益有效地降低了霍尔传感器的温度系数(TC)。在此基础上,通过在信号主通路中使用相关双采样(CDS)技术,极大程度上消除了霍尔传感器的失调电压。仿真结果表明,在–40°C~125°C温度范围内,霍尔传感器的TC从966.4 ppm/°C减小到了58.1 ppm/°C。信号主通路的流片结果表明,霍尔传感器的失调电压从25 mV左右减小到了4 mV左右,霍尔传感器的非线性误差为0.50%。芯片的总面积为0.69 mm^(2)。

脑机接口技术对缺血性脑卒中患者平衡功能及血清IL-6、TNF-α水平的影响

目的观察脑机接口控制脚踏训练系统对缺血性脑卒中患者平衡功能及血清白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平的影响。方法选择2022年9月—2023年9月住院治疗的40例缺血性脑卒中患者作为观察对象。根据随机数字表法将患者均分为卒中对照组和卒中实验组。同时招募20例性别、年龄相当的健康受试者作为健康对照组,采集相关足底压力数据。卒中对照组患者接受包括上下肢主被动运动训练系统在内的常规康复训练,卒中实验组将卒中对照组中的上下肢主被动运动训练系统替换为脑机接口控制脚踏训练系统进行康复治疗,其他不变。治疗4周前后使用足底压力评估系统分别采集两组卒中患者睁闭眼状态下的双侧足底压力对称指数(SI)及身体压力中心(COP)摆动面积;采用Fugl-Meyer下肢运动功能评分(FMA-LE)、Berg平衡量表(BBS)对两组卒中患者进行评估;同时比较两组治疗前后血清IL-6、TNF-α水平。结果①两组卒中患者治疗后睁闭眼状态下的SI值及COP摆动面积均较入院前改善,且卒中实验组结果优于卒中对照组(P<0.05),但与健康对照组仍存在差距(P<0.05)。②两组卒中患者治疗后BBS、FMA-LE评分均较治疗前升高,且卒中实验组分数大于卒中对照组,差异有统计学意义(均P<0.05)。③两组卒中患者治疗后血清IL-6、TNF-α水平均较前下降,卒中实验组血清IL-6、TNF-α水平下降程度大于卒中对照组,差异有统计学意义(P<0.001,P<0.05)。结论脑机接口控制脚踏训练系统对于缺血性脑卒中偏瘫患者平衡功能的恢复具有促进作用,其机制可能与血清IL-6、TNF-α水平降低有关。

基于脑电的快速序列视觉呈现脑-机接口系统研究进展综述

脑-机接口(BCI)系统建立大脑与外部设备之间的直接交流通路,结合快速序列视觉呈现(RSVP)范式能够实现利用人类视觉系统进行高流通量图像目标检索。近些年来,RSVP-BCI系统在范式编码、脑电(EEG)解码和系统应用方面的研究取得了长足的进步。对范式编码的研究揭示不同范式参数对系统性能的影响,促进提升系统性能;脑电解码的研究在提升算法分类性能的同时推动少训练、零训练样本、多模态等场景下的应用;对RSVP-BCI系统应用的研究实现推动系统走向实际应用并拓宽了应用领域。同时,系统仍面临着迈向实际时可应用领域范围窄、脑电跨域解码难题以及计算机视觉飞速进步带来的挑战。该文对RSVP-BCI近年来的相关研究进展进行了回顾与总结,并对未来的发展方向进行了展望。

脑机接口技术中神经数据的法律性质探析

神经数据源自脑机接口技术对大脑神经活动的监测,具有生理和精神的双重面向。关于神经数据的法律性质,目前存在基于“神经例外主义”的新型权利创设说与基于原有权利的扩大解释说两种构造方式。神经数据来源不限于医疗场域,范围与健康医疗数据不相匹配,且其兼具生物识别与健康医疗的双重属性,不宜以一般数据规制;加之数字经济流通利用的需求,难以被隐私所涵盖。其兼具人格和财产属性的特征,宜将神经数据确认为与生物识别、医疗健康等相并列的敏感个人信息,强调兼顾数据利用和信息保护的要求,以应对脑机接口技术在医疗和商业等领域发展的新机遇。

脑机接口技术重点领域应用及其社会影响

近年来,脑机接口技术进展迅速,已经成为当今科技的前沿热点、商业投资的热点和社会关注的焦点。本文系统梳理脑机接口技术在医疗健康、军事及航天、教育、娱乐与艺术等领域的应用,分析该技术可能带来的社会效益,并对其在身心安全、技术不确定性与滥用、民众认知与社会心态等方面潜在的负面影响进行综合研判,提出应对建议。

融合视角下的微型计算机原理及接口技术课程育人设计与审思

基于课程育人设计需求,提出依托《中国教育现代化2035》八大基本理念视角、工科课程思政及新工科人才培养标准的学科视角以及新型建构主义行动视角的工科课程育人设计,说明该教学模式的实施思路,在此基础上介绍微型计算机原理及接口技术课程教学中的两个实际案例并进行分析讨论,最后说明教学效果。

基于滑模变结构的混合微电网接口变换器双向下垂控制

由于混合微电网中的交直流子网具有不同的动态特性,当系统发生负荷突变时,会在双向接口变换器(bidirectional interface converter, BIC)两侧子网间产生功率波动,使交流母线频率和直流母线电压动态响应变差,为此提出了基于分数阶滑模控制器(fractional order sliding mode controller, FOSMC)的双向下垂控制策略。将具有鲁棒性强、响应速度快和抗干扰能力强的滑模变结构控制引入到BIC的控制中,得到改进型的分数阶滑模控制器,以改善系统的暂态响应过程。通过Matlab/Simulink平台搭建了仿真模型,在多种工况下验证了该控制策略的有效性。与传统双向下垂控制相比,该控制算法可以在保证系统原有稳态特性的同时,加快整个系统的响应速度,抑制暂态过程中BIC传输功率的瞬间波动,减小功率波动对交直流子网母线的反作用,提高整个系统的动态性能和抗扰动性能。

数模—动模混合仿真系统的接口建模与稳定性分析

为满足现代电力系统实时仿真的发展需求,数模-动模混合仿真系统结合实时数字仿真和物理动态模拟仿真的优点,成为现代电力系统研究的重要仿真方法。接口系统是混合仿真系统设计中的核心与难点。为了深入分析混合仿真系统的稳定性,对接口系统各个组成环节进行建模得到系统开环传递函数,分别根据劳斯判据和奈奎斯特判据研究开环传递函数中不同参数对系统稳定性的影响。理论推导表明接口系统中滤波器截止频率、接口延时和阻抗模拟比对系统的稳定性影响较大,并通过所搭建的混合仿真系统进行实验,实验结果表明不同参数对系统的稳定性影响与理论推导一致。

医疗物联网通信接口的规范化管理研究

分析医院医疗物联网建设的现状及问题,针对各物联网应用厂商接入不同终端时均采用独立的私有协议,导致医院医疗物联网基础网无法整体复用的弊端,本研究重点从感知层和网络层的通信接口规范入手,探索研究不同物联网终端接入物联网网关的协议规范,同时探索研究物联网网关的配置规范及网关管理控制器的功能规范,最终建设一套多种终端接入医院医疗物联网网关的通信规范体系,最后阐述了该院建设及应用情况,实现全院多种应用、多种物联网终端统一规范接入,可为其他医院建设物联网提供参考和依据。

基于CCA融合FFT的SSVEP脑机接口分类算法

为解决多目标刺激范式的稳态视觉诱发电位脑电信号识别准确率低和信息传输率低的问题,提出了一种快速傅里叶变换同典型相关分析相结合的方法,通过快速傅里叶变换将信号训练成对应频率的训练模板,并作为参考信号与实时采集的信号进行典型相关分析来计算频率的识别准确率。6名受试者参与并完成了180组实验,在时间窗口长度为1.5 s的条件下,基于快速傅里叶变换-典型相关分析的稳态视觉诱发电位信号识别算法的平均识别准确率为93.98%,比典型相关分析算法提升了14.75%,信息传输率为62.30 bit·min^(-1),比典型相关分析算法提升了55.63%。实验结果表明,快速傅里叶变换-典型相关分析算法性能更优。

基于Sm-PMN-PT和改进型DICH接口电路的压电取能功率提升方法

通过压电取能方式将电力设备表面的机械振动能转化为电能,是实现电力专用传感器无源化的有效途径之一。然而,传感器高集成度和小型化发展趋势对压电取能功率提出了更高要求。为此,提出一种基于钐掺杂铌镁酸铅-钛酸铅(Sm-doped Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3),Sm-PMN-PT)材料和改进型双中间电容回收(improved double intermediate capacitor harvesting,improved-DICH)接口电路的压电取能功率提升方法。首先,制备了不同Sm掺杂质量分数为x和PT质量分数为y的xSm-PMN-yPT压电双晶片,并对压电材料的性能参数进行了测试和对比;其次,在对比分析几种典型接口电路的基础上,设计了一种改进型DICH接口电路,并从理论上进行了取能功率的对比分析;然后,采用Multisim软件对不同接口电路的取能功率进行了仿真分析;最后,对Sm-PMN-PT压电双晶片和锆钛酸铅(Pb(Zr1–xTix)O3,PZT)压电陶瓷在不同接口电路下的取能功率和能量提取效率进行了对比测试。研究结果表明:基于2.5%Sm-PMN-32%PT材料和改进型DICH接口电路的压电取能装置具有516.3μW的高输出功率、61.1%的高能量提取效率和较强的负载适应性,在取能领域具有良好的工程应用前景。

多层次路网接轨站联锁系统功能及接口方案探讨

[目的]在多层次路网中,不同信号制式线路的接轨站面临着多种挑战,为满足多网融合运行的新需求,有必要深入研究并提出接轨站联锁功能和接口配置方案。[方法]通过对比CBTC(基于通信的列车控制)与CTCS-2(中国列车运行控制系统二级)信号制式下联锁系统的差异性,详细分析了信号控制功能需求、建设运营需求,进而明确了接轨站联锁系统的功能要求。在此基础上,进一步分析了联锁系统的接口对象和接口内容,最终构建了接轨站联锁接口配置方案。[结果及结论]接轨站联锁系统不仅需要完成基本的进路安全防护功能,还应能够适配多种信号制式对基础信息提供的要求,具备移动闭塞适应性,以及区间结合、站台门控制、保护区段防护、自动折返进路办理、运行灵活调整适配等全面功能。同时,接轨站联锁系统应支持信号安全数据网、有线环网、无线网、继电等多通道接口,以确保系统的兼容性和可靠性。

脑机接口的传播学审视:人机合体与身份认同

近年来,脑机接口技术有了巨大进步和飞速发展,正在引发人类传播的深刻变化,数字生命逐步生成,人机融合不断演进,人类与机器之间的距离日益缩小。一场传播革命正在到来。面对脑机接口引发的传播问题,传统理论所定义的主体与客体、人与机器、传播者与受众等概念范畴的内涵和外延都在发生变化,机器正在重塑人的传播身份。如何应用身份认同等相关理论与方法,更新传播学的研究对象与目标,探索人机合体中人的主体地位与身份,讨论人机传播相关问题,已成为传播学研究与传播实践发展的重大课题。必须高度重视和积极应对脑机接口技术应用所带来的传播新问题与挑战,以引导人机合体传播的正确进路,避免在人机共融共生中传播主体的消失。

HGU用户侧接口流量信息传输方法仿真

由于连接不同用户的侧接口过多,导致接口流量信息分配不均衡,造成信息传输时长较长、丢包率高等问题。为解决上述问题,提出HGU用户侧接口流量信息传输方法。通过对家庭网关单元(Home Gateway Unit,HGU)用户侧接口构建无向图和冲突图,确定流量信息传输距离以及各传输链路之间是否互相干扰;以链路流量模型为基础构建业务模型,得到传输链路负载率;在粒子群优化算法中,利用适应度函数更新粒子的位置坐标,实现合理分配网络流量,实现最大效率的传输。实验结果表明,所提方法网络时延始终保持在0.10s以下,整体丢包率控制在30%-45%之间,且具有较高的吞吐量。