Drahtlose „Seelenkommunikation“! Der Akademiker Cui Tiejun leitet die Entwicklung einer neuen Gehirn-Computer-Superoberfläche, die flexibel und nicht-invasiv ist

In den letzten Jahren haben Codierungsmetaoberflächen eine Echtzeit- und programmierbare Steuerung elektromagnetischer Funktionen ermöglicht, während frühere elektromagnetische Funktionen in herkömmlichen passiven Geräten entweder statisch oder sehr eingeschränkt waren. Allerdings erfordern solche Metaoberflächen immer noch eine manuelle Bedienung.

Um die Wünsche von Menschen direkt zu erkennen und zu unterscheiden, schlugen Wissenschaftler anschließend das Konzept der Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI) vor und versuchten, über die Gehirn-Computer-Schnittstelle eine Kommunikation zwischen dem Gehirn und dem Gerät herzustellen und so die Steuerung bereitzustellen programmierbarer Metaoberflächen bietet neue Perspektiven. Durch das Sammeln von Gehirnsignalen aus dem „Spezialhut“ kann die Gehirn-Computer-Schnittstelle die Wünsche des Bedieners entschlüsseln und Befehle an das gesteuerte Objekt senden, ohne dass der Bediener einige komplexe Muskelaktivitäten ausführen muss.

Jetzt ist das Team um Akademiker Cui Tiejun vom State Key Laboratory of Millimeter Waves der Southeast University zusammen mit wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen wie der South China University of Technology und der National University of Singapore einen Schritt weiter gegangen und hat ein elektromagnetisches Gerät entwickelt Gehirn-Computer-Metaoberfläche (EBCM).

Berichten zufolge kann diese Metaoberfläche die Informationssynthese und drahtlose Übertragung flexibel und nicht-invasiv steuern, indem sie die Gehirninformationen des Bedieners in Elektroenzephalogramm-Signale (EEG) und dann in verschiedene elektromagnetische Befehle (EM) umwandelt und so eine drahtlose „Gedankenkommunikation“ ermöglicht. zwischen zwei Betreibern.

Wie im Bild unten gezeigt, wird vor dem Bediener ein Monitor mit entsprechenden Befehlen platziert. Durch den einfachen Empfang einfacher Anweisungen kann das EBCM die Absichten des Bedieners verstehen und elektromagnetische Funktionen wie visuelle Strahlabtastung, Wellenmodulationen und Musterkodierung implementieren.

Die entsprechende Forschungsarbeit trägt den Titel „Directly wireless communication of human minds via non-invasive brain-computer-metasurface platform“ und wurde in der Fachzeitschrift eLight veröffentlicht.

Forscher sagten, dass diese Studie den Raum elektromagnetischer Wellen mit einer Gehirn-Computer-Schnittstelle kombiniert, was eine neue Richtung für die Erforschung der tiefen Integration von Metaoberflächen, menschlicher Gehirnintelligenz und künstlicher Intelligenz eröffnet und zum Aufbau einer neuen Generation biointelligenter Technologien beiträgt Metaoberflächensystem.

Verwenden Sie Ihre Gedanken, um „HALLO“ auszugeben

In dieser Studie hat das Forschungsteam drahtlose Textkommunikation auf Basis von EBCM entworfen und experimentell demonstriert.

Das Forschungsteam stellt eine textuelle grafische Benutzeroberfläche (GUI) für Bediener von Gehirn-Computer-Schnittstellen bereit, sodass visuelle Schaltflächen direkt in spezifische Kodierungssequenzen bestehend aus „0“ und „1“ kodiert werden können.

Im Experiment wurden ein Einzelstrahlmodus mit hoher Verstärkung und ein Zufallsstreumodus mit niedriger Verstärkung verwendet, um die Amplitude der Metaoberflächenreflexion zu unterscheiden, entsprechend den Codes „1“ (hohe Amplitude) und „0“ (niedrig). ) zur drahtlosen Informationsübertragung verwendet.

Als Demonstration des Prototyps demonstrierten die Forscher die drahtlose Übertragung von Text von einem Bediener zum anderen im EBCM-Kommunikationssystem.

Operator A sendet als Textsender Briefe, indem er die Zeichenschaltflächen auf der EBCM-GUI visuell anzeigt. Beim Dekodieren der Zielbuchstaben aus dem EEG-Signal wird eine ASCII-basierte Kodierungssequenz auf dem FPGA implementiert, um zeitvariable Modi umzuschalten und die Metaoberfläche zu manipulieren, um Informationen in den Raum zu senden, wo sie vom EBCM von Operator B empfangen, demoduliert und präsentiert werden.

Wie im Bild unten gezeigt, zeigte das Forschungsteam den drahtlosen Übertragungsprozess der 5 Buchstaben „HALLO“ und das Wort „HALLO“ wurde erfolgreich auf dem Bildschirm von Operator B angezeigt.

Im visuellen Strahlscanexperiment erreichte der Bediener direkt die gewünschte Strahlscanrichtung, indem er visuell in eine bestimmte Richtung blickte. Nach der Erkennung des EEG des Bedieners kann EBCM das Ausführungskodierungsmuster der relevanten Strahlabtastrichtung anzeigen.

Darüber hinaus demonstrierte das Forschungsteam auch den Musterkodierungsprozess von EBCM. Der Bediener gibt den erforderlichen Code ein, indem er eine bestimmte Taste drückt. Von EBCM erkannte Eingabecodes werden auf dem Bildschirm als gelbe Quadrate angezeigt. Der letzte Code „C4“ ist eine Stoppanweisung, die den Kodierungsprozess beendet und das FPGA anweist, das endgültige Kodierungsmuster zu berechnen. Anschließend führt EBCM die berechneten Kodierungsmuster aus und zeigt sie auf der Metaoberfläche an.

Die oben genannten Experimente zeigen, dass der Bediener keine Bewegungen mehr benötigt, an denen Muskeln beteiligt sind, sondern nur noch auf bestimmte visuelle Tasten starren muss, um eine relevante kontinuierliche Stimulation zu erzielen. EBCM kann diese Stimulationen identifizieren und sie in entsprechende EM-Signale für die Kommunikation umwandeln. .

Was ist eine intelligente Metaoberfläche?

Metaoberfläche bezieht sich auf ein künstliches Schichtmaterial mit einer Dicke, die kleiner als die Wellenlänge ist. Entsprechend der Strukturform in der Ebene können Metaoberflächen in zwei Typen unterteilt werden: Die eine hat eine laterale Subwellenlängen-Feinstruktur und die andere ist eine gleichmäßige Filmschicht. Metaoberflächen können eine flexible und effektive Steuerung der Phase elektromagnetischer Wellen, des Polarisationsmodus, des Ausbreitungsmodus und anderer Eigenschaften realisieren.

Smart Metasurface ist eine wichtige Anwendung von Informationsmetamaterialien im Bereich der Mobilkommunikation. Sein Grundprinzip besteht darin, die elektromagnetischen Eigenschaften von Metamaterialien durch digitale Programmierung zu steuern, die diffuse Reflexion elektromagnetischer Weltraumwellen an gewöhnlichen Wänden zu ändern und die Intelligenz von zu erkennen Die Steuerung und Strahlformung elektromagnetischer Wellen im Weltraum zeichnet sich durch geringen Stromverbrauch und niedrige Kosten aus und wird voraussichtlich eine wichtige Infrastruktur für zukünftige mobile Kommunikationsnetze werden.

Bereits im Jahr 2014 übernahm das Team des Akademikers Cui Tiejun die Führung bei der Realisierung eines intelligenten Metaoberflächen-Hardwaresystems und schuf damit einen Präzedenzfall für die Förderung der Anwendung von Informationsmetamaterialien.

Im Februar dieses Jahres verwendeten das Team des Akademikers Cui Tiejun und seine Mitarbeiter digital codierte Metaoberflächen mit mehrschichtiger Übertragung, um ein vollständig beugendes neuronales Netzwerk (Programmable Artificial Intelligence Machine, PAIM) aufzubauen, das in Echtzeit angepasst werden kann und so erfolgreich Netzwerkparameter erreicht. Echtzeitprogrammierung und Lichtgeschwindigkeitsberechnungseigenschaften, und demonstrierte eine Vielzahl von Anwendungsfällen, einschließlich Bilderkennung, verstärktem Lernen und Kommunikation, Mehrkanalkodierung und -dekodierung usw., zum ersten Mal auf der Welt, einem vollständig diffraktiv einstellbaren neuronalen System Netzwerk im Mikrowellenraum wurde implementiert und demonstriert.

Natürlich beschränken sich die Einsatzszenarien von Metaoberflächen bei weitem nicht darauf.

Die reichen und einzigartigen physikalischen Eigenschaften von Metaoberflächen und ihre Fähigkeit, elektromagnetische Wellen flexibel zu steuern, können ihnen wichtige Anwendungsaussichten in vielen Bereichen wie Stealth-Technologie, Antennentechnologie, Mikrowellen- und Terahertz-Geräten sowie optoelektronischen Geräten eröffnen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonDrahtlose „Seelenkommunikation“! Der Akademiker Cui Tiejun leitet die Entwicklung einer neuen Gehirn-Computer-Superoberfläche, die flexibel und nicht-invasiv ist. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!