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青春华章·智生万物|用意念“唤醒”一只机器狗这条路他们走了二十六年

  (记者 代红玉)在西安交通大学医工交叉研究所里,四台重达20公斤的机器狗趴在实验室的角落,随时等待着被“召唤”——召唤的方式,除了传统的遥控器,还有人的“意念”。

  脑信号捕捉、指令解码、再次编码、指令输出……从大脑皮层到机械关节,只需不到两秒,机器狗便可以完成直行、招手、坐下等多项指令动作。而这“不到两秒”背后是西安交通大学医工交叉研究所所长徐光华与团队二十六年的沉淀与坚守。

青春华章·智生万物|用意念“唤醒”一只机器狗这条路他们走了二十六年(图1)

  1982年,18岁的徐光华走进西安交通大学,选择了机械制造工艺设备及自动化专业。真正吸引他的不是机床和齿轮,而是专业名称里的“自动化”,他说:“这三个字代表着技术发展的方向。”

  毕业后,徐光华留校任教,深耕机械智能监测与故障诊断研究。用他的话来说,就是用信号处理和人工智能的方法给机械设备“看病”。但真正让他感受到科研生命力的,是二十六年前的一次实地经历。

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  当时,他带领团队用一年的时间,在武钢布置了覆盖一万五千个测点的设备监测网络系统,将每一台大型设备的运行状态都实时记录在电脑上,帮助管理者随时查看设备状态。正是这次大规模现场部署,让他深切感受到,技术只有走向市场、精准服务于人,才算真正完成了闭环。

  “事实上,那会儿机械故障诊断已经进入技术应用期,我们需要寻找新的方向。”站在交叉路口,徐光华首先想到的是“人”。他将目光投向医疗领域,并开始转向脑机接口研究。

  什么是脑机接口?简单来说,就是通过电极采集脑电信号,经解码、分析与意图还原,最终转化为指令输出给外部机器,帮助大脑的主人实现替代运动或语言功能的意念交互。在医学康复领域,这项技术最直接的服务对象是那些意识清醒、身体却被“囚禁”的人,比如脊髓损伤、脑卒中、渐冻症等患者。对他们而言,脑机接口技术不仅是身体功能重建的希望,更是一种被“听见”的尊严。

  转型并不顺利。“在实验室能跑通,一到医院临床试验就不行。”回想起那段经历,徐光华用“当头一棒”来形容。“偏瘫患者的脑电波信号太弱,系统根本无法捕捉”。整整两年,团队不断在试错中徘徊,直到引入了镜像神经元机制,通过视觉诱发患者的运动中枢,帮助患者进行康复训练。

  在外人眼中,从机械诊断到脑机接口,是工科与医科的跨界飞越。但在徐光华看来,两者一脉相承,“核心还是信息化和智能化的结合”。

  时隔七年,即将毕业的博士生李辉依然清晰地记得第一次来到医工交叉研究所的那个下午。彼时,他还是个对“医工交叉”完全不懂的大三学生,为了帮助师兄精准地完成脑控轮椅的实验,那天他洗了四次头——电极片必须紧贴头皮,每一次佩戴前要涂抹导电膏来填平细微的缝隙,信号才能穿透头发被九游体育,九游体育股份有限公司,九游体育官方网站,九游Sports清晰捕捉。如今,李辉依然在做脑控测试,但脑控对象从轮椅变成了“机器狗”。

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  这些年,徐光华一直在思考一个问题:脑机接口技术能不能走进日常生活场景中?三年前,他将目光锁定在“居家陪伴”,并选择了“机器狗”这一载体。“狗的形态更可爱,而且比人形机器人更容易被接受。”作为研发项目的核心成员,李辉需要解决的是让机器狗更精准、更迅速地读懂大脑的指令——大脑发出的指令短暂且微弱,如何让信号解码变得稳定?徐光华团队提出了“把短信号转变为长信号”的想法。

  “失败了很多次。”李辉说。团队翻遍了国内外相关文献,从过往实验里一点点找规律,花了一年时间,终于完成了脑电控制与自主导航功能的集成测试。如今,从大脑发出指令到机器狗完成动作,只需不到两秒。

  从最初脑控轮椅的前后左右,到后来无人机的空中悬停,再到如今机器狗的灵活转向,团队的“控物”对象在变,核心算法也在一代代迭代。

  眼下,他们正在为机器狗叠加计算机视觉的自主交互能力。而对于这只机器狗的未来,徐光华想得更远:“买菜、扛筐子、情感交流……之后,我们不仅让人能用‘意念’控制它,还要让它‘看’懂人的手势和表情,实现真正的人机互动。”

  “我们在实验室里经常开玩笑,说希望未来这就是家里永远不走的‘老三’。”徐光华看向正在测试的机器狗,笑着说。

  一句轻松的调侃,背后是团队二十余年如一日的深耕,也是上万例临床数据堆砌出的底气。但比数字和技术更动人的,是一个朴素而坚定的愿景:让技术服务于人。这条信念,贯穿了徐光华团队从实验室到临床的每一步。

  2020年8月6日,38岁的小媛(化名)戴上了一顶特殊的“帽子”,正是这顶“帽子”,让小媛“说”出了“你好”。看似简单的两个字,对小媛却意义重大。

  六年前,小媛不慎从高处跌落,身体第5、6颈椎脱位,导致高位脊髓受损。经过及时手术治疗,颈椎已复位,但四肢功能尚未恢复,存在吞咽困难和言语障碍。针对小媛的症状,徐光华团队利用脑机接口技术制定出个体化实施方案。李辉作为项目的参与者和见证者,至今仍记得那一刻带给他的成就感。

  技术的落点,最终回到“人”本身。自涉足医工交叉领域以来,徐光华团队始终没有偏离方向。但徐光华的目光,远不止于康复医疗。展望未来,徐光华擘画三条发展路线:脑控康复机器人已产业化,持续优化疗效,推进体系化;婴幼儿脑发育早筛完成三年临床验证,重点推向市场;而那只静卧角落的机器狗,则是面向下一代人机交互的探索性布局。

青春华章·智生万物|用意念“唤醒”一只机器狗这条路他们走了二十六年(图4)

  二十六年前,徐光华未曾料想技术会以如此惊人之势奔涌向前;二十六年后的今天,面对脑机接口无限的可能性,他依然保持着探索者的审慎与笃定。在他看来,这条人机共生的演进之路没有终点,而他与团队,正朝着更广阔的人机交互新大陆,持续进发。

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