ワイヤレスで「魂のコミュニケーション」！学者の崔鉄軍氏が、柔軟で非侵襲的な新しいブレインコンピューター超表面の開発を主導

近年、コーディングメタサーフェスにより、電磁気機能のリアルタイムでプログラム可能な制御が実現されましたが、以前の電磁気機能は静的であるか、従来の方法では非常に制限されていました。受動的なデバイス。ただし、そのようなメタサーフェスは依然として手動操作が必要です。

人々の願望を直接検出して区別するために、科学者たちはその後、ブレイン コンピューター インターフェイス (BCI) の概念を提案し、ブレイン コンピューター インターフェイスを使用して次のことを試みました。脳とデバイス間の通信を確立するインターフェイスは、プログラム可能なメタサーフェスの制御に新しい視点を提供します。 「特別な帽子」から脳信号を収集することにより、ブレイン コンピューター インターフェイスは、オペレーターが複雑な筋肉活動を行う必要なく、オペレーターの願望を解読し、制御対象にコマンドを送信することができます。

今回、東南大学ミリ波国家重点研究所の崔鉄軍院士のチームは、華南理工大学やシンガポール国立大学などの科学研究機関と協力し、さらに一歩前進しました。そして、電磁ブレイン コンピューター メタサーフェス (電磁ブレイン コンピューター メタサーフェス、EBCM) を開発しました。

報告によると、このメタサーフェスは、情報合成と無線送信を柔軟かつ非侵襲的に制御し、操作者の脳情報を脳波 (EEG) 信号に変換し、さらにさまざまな電磁 (EM) 信号に変換することができます。 2人のオペレーター間のワイヤレス「スピリチュアルコミュニケーション」を実現します。

以下に示すように、関連するコマンドを表示するモニターがオペレーターの目の前に配置されます。 EBCM は簡単な指示を受け取るだけで、オペレーターの意図を理解し、可視ビーム走査、波形変調、パターンエンコーディングなどの電磁気機能を実装できます。

関連する研究論文のタイトルは「非侵襲的なブレイン・コンピュータ・メタサーフェス・プラットフォームを介した人間の心の直接ワイヤレス通信」です。 」 この問題は科学雑誌 eLight に掲載されました。

研究者らは、この研究は電磁波空間とブレイン・コンピューター・インターフェースを組み合わせ、超表面、人間の脳知能、人工知能の深い統合の探求に新たな方向性を切り開き、新たなシステムの構築に役立つと述べた。バイオインテリジェントなメタサーフェス システムの生成。

頭を使って「HELLO」を出力しましょう

この研究では、研究チームは、 EBCM 用のワイヤレス テキスト通信。

研究チームは、ブレイン コンピューター インターフェイスのオペレーター向けにテキスト形式のグラフィカル ユーザー インターフェイス (GUI) を提供し、視覚的なボタンを「0」と「1」で構成される特定のエンコード シーケンスに直接エンコードできるようにしています。

実験では、コード「1」(高振幅)と「それぞれ「無線情報送信用」。0」（低振幅）。

プロトタイプのデモンストレーションとして、研究者らは、EBCM 通信システムにおけるあるオペレータから別のオペレータへのテキストのワイヤレス送信をデモンストレーションしました。

テキスト送信者として機能するオペレーター A は、EBCM GUI 上の文字ボタンを視覚的に確認してレターを送信します。 EEG 信号からターゲット文字をデコードする場合、ASCII ベースのエンコード シーケンスが FPGA に実装されて時変モードを切り替え、メタサーフェスを操作して情報を空間に送信し、そこで情報が受信され、復調され、オペレーター B の EBCM によって表示されます。

以下に示すように、研究チームは、オペレーターBの画面に「HELLO」という5文字を無線送信するプロセスを示しています。 「HELLO」という単語が画面に表示されました。

視覚ビーム走査実験では、オペレータは特定の方向を視覚的に見ることによって、所望のビーム走査方向を直接達成しました。 EBCM はオペレータの EEG を検出した後、関連するビーム走査方向の実行エンコーディング パターンを表示できます。

さらに、研究チームはEBCMのパターンエンコードプロセスも実証しました。オペレーターは特定のボタンを押して必要なコードを入力します。 EBCM によって検出された入力コードは、画面上に黄色の四角で表示されます。最後のコード「C4」は、エンコード プロセスを終了し、最終的なエンコード パターンを計算するように FPGA に指示する停止命令です。その後、EBCM は計算されたエンコード パターンを実行し、メタサーフェス上に表示します。

上記の実験は、オペレーターが筋肉を伴う動きを必要とせず、関連する継続的な刺激を得るために特定の視覚的なボタンを見つめるだけでよいことを示しています。刺激は認識され、通信のために対応する EM 信号に変換されます。

スマート メタサーフェスとは何ですか?

メタサーフェスとは、波長よりも薄い厚さの人工層状物質を指します。メタ表面は、面内の構造形態に応じて、横方向にサブ波長の微細構造を有するものと、均一な膜層を有するものとの２種類に分類できる。メタサーフェスは、電磁波の位相、偏波モード、伝播モードなどの特性を柔軟かつ効果的に制御することができます。

スマート メタサーフェスは、モバイル通信分野における情報メタマテリアルの重要な応用例であり、その基本原理は、デジタル プログラミングを通じてメタマテリアルの電磁特性を制御し、通常の壁における空間電磁波の乱反射を変化させ、空間電磁波のインテリジェントな制御とビームフォーミングの実現、低消費電力、低コストが将来のモバイル通信ネットワークの重要なインフラとなることが期待されています。

2014 年にはすでに、学者の崔鉄軍氏のチームがインテリジェント メタサーフェス ハードウェア システムの実現を主導し、情報メタマテリアルの適用を促進する先例を打ち立てました。

今年 2 月、学者の崔鉄軍氏のチームとその協力者は、多層伝送デジタル エンコードされたメタサーフェスを使用して、リアルタイムで適切に調整できる完全な回折ニューラル ネットワーク (プログラム可能な人工知能マシン、PAIM) を構築しました。ネットワークパラメータのリアルタイムプログラミングと光速度計算特性を実現し、画像認識、強化学習、通信マルチチャネル符号化・復号化などのさまざまな応用例を実証しました。マイクロ波空間で調整可能なニューラルネットワークを世界で初めて実現。

もちろん、超表面の応用シナリオはこれに限定されるわけではありません。

メタ表面の豊かでユニークな物理的特性と、電磁波を柔軟に制御する能力により、メタ表面は、ステルス技術、アンテナ技術、マイクロ波およびテラヘルツデバイス、光電子デバイスなどの多くの分野で重要な応用の可能性を秘めています。

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