DARPA:腦電波控制無人機

2021-01-18 裝備參考

目前的無人機主要通過操縱杆或者手機操控,這意味著一位飛行員只能夠同時操控一架無人機。藉助腦機接口技術,一位飛行員就能夠同時操控多架無人機,讓它們形成一個編隊,或者讓它們分散在不同的飛行路線上。

根據美國國防部先進研究計劃署(DARPA)提供的項目摘要,該研究的最終目的是找到人類大腦「感知多代理系統信息」的運行機制,繼而從中提取「控制命令」。換句話說,科學家們正在試圖建立一個系統,讓一個人可以控制一群無人機,並且這些無人機還能接收不同的命令,做出不同的行為。

該項目的負責人Panagiotis Artemiadis介紹,該研究將分為幾個步驟進行:「首先我們對人類進行訓練,以便他們能夠想像出這些行為。然後我們訓練出一種算法,將這些行為與大腦不同部分的激活聯繫起來。」

Artemiadis認為,開發這套腦力控制系統有著很現實的優勢,它可以讓一個操作員同時控制多個看似獨立的無人機執行不同的任務。大腦操控的無人機能夠提升搜索和救援任務,能夠比單一無人機更有效的搜索更大區域範圍。

譬如,利用無人機同時檢查100颱風力渦輪機,或者更高效地進行搜索和救援任務;無人機機群或許也能夠用於幫助人們撲滅野火,它們能夠追蹤大火的速度,並且為現場急救員和消防員提供大量的照片和數據,這是目前的技術無法做到的;在大型集會的現場,無人機機群能夠進行實時監控,並且向監管部門發送更廣區域範圍內的實時視頻記錄。

Artemiadis稱,這種「集群控制」的行動模式是從鳥類和魚類等自然群體的行為中獲得的靈感。「我們可以提取與所期望的集體行為相關的信息,比如以特定的編隊飛行,這在普通的人工控制界面上是不可能實現的。」

「只要有一個集中控制器可以將命令傳達給無人機,腦群控制算法甚至可以擴展到同時控制成百上千的無人機。」 Artemiadis說道,目前他已經成功完成了同時控制3臺無人機的測試。

Artemiadis的無人機研究受到美國國防部先進研究計劃署和美國空軍科學研究辦公室的資金支持。美國國防部先進研究計劃署認為,腦力控制的無人機編隊是相當安全的,它的實現只是個時間問題。

來源: VisionAgeVisionAge

儘管如今VR領域仍停留在手持控制器控制,但不可否認,不少的開發者仍在嘗試各種不同的方法,為的就是讓VR更好地服務於我們。早前國外某團隊小改造任天堂能量手套變成VR控制器,為VR遊戲操作增添了不少的趣味性,可這始終不是最終解決方案,解放雙手,最好的方法自然還是只用思維便可進行改變,而它就是通過腦控接口(BCI)對虛擬實境進行控制的腦波追蹤技術。

「腦追蹤虛擬實境控制技術」由密蘇裡州哥倫比亞的開發團隊StoryUp XR帶來,名叫「Positivity Moves The World」,它由StoryUP XR與Neuromeditation Institute、Everywoah in Spain和Immersive.real life聯合研發。

這款大腦控制的VR項目可以直接將用戶傳送到美麗的瀑布面前,並通過BCI技術在這個巨大的水體上抬升自己。與其他大腦操作項目不同的地方在於,這個VR體驗由積極性思維專門驅動。

StoryUP XR的CEO Sarah Hill表示:「我們把BCI作為故事的控制盤。我們與媒介的許多互動已經變得消極。『積極性』提醒著我們,我們的思維不僅可以控制虛擬世界,也能夠控制現實世界。」

StoryUP的首席心理學家和神經反饋專家Jeff Tarrant博士說:「當一個人感到更加積極和樂觀的時候,大腦的左側額葉也會變得更加活躍,而且可以通過γ腦電波的增加進行測量。當BCI檢測到一定水平的特定γ腦電波活動時,用戶將會在水量充沛的瀑布的一側輕輕地向上升起。」

Positivity Moves The World同時也是世界首個利用Muse冥想頭帶,並和頭顯相結合的VR體驗項目。「StoryUP Positivity for Muse」將率先登陸三星的Gear VR頭顯,隨後是谷歌的Daydream。

而除了Positivity for Muse這個項目外,該公司也在著手創新的「Story Spa」平臺的研發。這個移動VR庫旨在緩解職場帶來的壓力。無論是過度工作的銷售團隊成員,抑或是在太平洋上航行的尼米茲號航母上的孤獨船員,用戶將可以訪問許多的360度視頻,用於減緩壓力,而這些視頻的一部分是由全世界的一些見證過身心挑戰和心理創傷的人們所編寫。 

淺談人機互動的前世今生:自然交互必成未來趨勢

來源:VRPinea


近十幾年來,人機互動的方式發生了翻天覆地的變化,從最初的「指」上談兵,到「談」笑風聲、擠眉弄眼,甚至到後來的意念操控,人機互動的演變趨於人性化,正朝著「人機合一」的目標奔去。而唯一沒有變的則是它的初心:以用戶為中心。

也許有人認為,腦電波技術已是人機互動的至高境界,但其實這也僅僅只是一個臨界點罷了。我們無法預測未來人機互動的最終形態,因為技術的發展是無窮盡的,沒有人知道未來的某個事件點哪個公司或哪個實驗室會帶來什麼樣的技術突破。 

今天我們不對未來的人機互動做過多假設,而是好好地回首過去,記錄人機互動史上的那一道道精彩的縮影。


實體按鍵


20世紀,由於機器和個人的生活越來越緊密,人機互動的問題,不再局限於工廠之內,個人與機器的交互研究成為了當時的重中之重。在這樣的需求之下,打字機出現了,其奠定了現代鍵盤的基礎。 

很多人或許並不知道,最初的鍵盤是按照ABCD的順序排列的。但由於打字機是全機械結構的,如果打字過快,容易出現卡鍵問題,因此Christopher Latham Sholes發明了QWERTY鍵盤布局,而這種布局逐在日後的發展中得到了保留,逐漸形成了現代鍵盤。

 

但是僅有鍵盤是不夠的,隨著信息科技的發展,人們所需處理的信息不單單是文字這麼簡單。於是一種更直觀,更方便的交互方式亟需被發明。

 

在此情況下,滑鼠應運而生,讓人們感受到了自由交互的魅力。用戶可以隨意點擊屏幕的任何地方,這在複雜的數據處理中,可以有效的提升用戶的體驗和效率。



虛擬鍵盤


之後的三十年,鍵盤和滑鼠成為了人機互動的標配,但在移動互聯潮流的衝擊下,這種交互方式已經顯得力不從心。隨著智慧型手機、平板電腦、個人PC等智能產品的普及,並加速了人機互動的方式轉變,由實體按鍵,往觸控方面發展。

 

這一類觸控交互方式,本質上還是與傳統的滑鼠輸入、顯示屏輸出一樣,只不過形式換了一下,用戶仍舊需要有意識的地輸入精準的需求,才能獲得設備相應信息的反饋。

除了在屏幕操作外,在VR/MR中,虛擬鍵盤也成為了解決輸入的主流方法。HoloLens最新公布的專利顯示,其正在研究全息環境中使用虛擬手部,敲打虛擬鍵盤。通過精確的手部追蹤和深度感知,系統可以模擬用戶的動作,用戶將可以在空中或在隨意平面上鍵入文本,這就像在真正的鍵盤上打字一樣。


手勢捕捉


不管是滑鼠鍵盤也好,還是虛擬屏幕也罷,都需要人們一板一眼的精確操作。時間長了,人們開始厭倦此種刻板的交互方式,開始嚮往更為自由、靈活的方式。所以大量的手勢控制產品出現。 

手勢識別技術的發展,大約可分為兩個階段:二維手勢識別以及三維手勢識別。早期的手勢識別識別是基於二維彩色圖像的識別技術。所謂的二維彩色圖像是指通過普通攝像頭拍出場景後,得到二維的靜態圖像,然後再通過計算機圖形算法進行圖像中內容的識別。二維的手型識別的只能識別出幾個靜態的手勢動作,而且這些動作必須要提前進行預設好。

 

相比較二維手勢識別,三維手勢識別增加了一個Z軸的信息,它可以識別各種手型、手勢和動作。三維手勢識別也是現在手勢識別發展的主要方向。不過這種包含一定深度信息的手勢識別,需要特別的硬體來實現,常見的有傳感器、光學攝像頭。

前兩種在早期的手勢識別技術中運用的比較多,而基於深度學習神經網絡的手勢識別,則是未來手勢識別的趨勢。這種技術可以讓機器自己去提取特徵,它不需要手工特徵提取,強大的學習能力使得模型在複雜背景下也能取得理想效果。而且這種算法可以在一定範圍內允許運動背景的存在,從而提高了識別的環境耐受力和精細度。


語音識別


伴隨AI熱的「輻射」,語音交互正在顯著改變人機互動的方式。得益於數據和算法兩大「護法」的助力,語音交互取得了一系列突破性的進展,並成為各大應用的「標配」。而語音交互所構建的智能生活將讓我們的生活變的更加簡單、便捷,人們不再為當前繁瑣的App以及複雜的智能產品設置困擾,也不再為當前智能化下的機械式操作而糾結,語音交互帶領我們進入下一個人機互動時代。

語音交互是對手和眼睛的進一步解放,全程只需要「說」和「聽」。相比滑鼠、鍵盤、遙控器乃至觸屏來說,用語音來交互,成本最低。此外,在速度方面語音也有著明顯的優勢。世界上文字輸入最快的世界紀錄是每分鐘212個單詞,而說話速度最快的紀錄則是每分鐘 637 個單詞。至於能夠準確識別多少,目前還不樂觀。

在科幻電影中,我們時常會看到腦電波技術的應用。如《阿凡達》中,下身癱瘓的海軍上將利用複雜的可穿戴設備收集腦電波信號,並且用這些信號操控著人造的阿凡達。雖然現有的研究成果遠不能進行電影中複雜的操作,但簡單的利用腦電波控制已能夠實現。 

實現腦電波控制的第一個步驟是收集電信號,這就需要複雜的設備和運算邏輯。目前,一些矽谷的創業公司已經把龐大的腦電波監測設備縮減成了一個頭戴式耳機的大小,這種進步同PC電腦的發展有異曲同工之妙。

 

而當運算邏輯足夠成熟時,一旦人類對自己的大腦有了更深入了解,就會自行創造出有有益的生存環境。事實上,波士頓某大學實驗室內科學家已經開始利用腦電波技術+可穿戴設備,幫助患者降低心理壓力,讓心臟跳動變慢等等。更讓人興奮的是,腦電波技術產生的電流僅僅是安全電流的1%。 

縱觀人機互動的發展歷程,我們可以發現其有兩個進化方向:一是越來越簡單的交互方式;二是更加自然的交互方式。未來那些五花八門、奇形怪狀的傳感器將被取而代之,而融合了AI、大數據的新一代交互方式,將變得更聰明、善解人意。


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