不能说话? 用“眨眼输入法”!
四川在线消息(四川日报记者 余如波) 还记得2014年夏天风靡一时的“冰桶挑战”吗?这项旨在让人们了解、关注被称为“渐冻人”的肌肉萎缩性侧索硬化症(ALS)患者的活动,曾获得国内外各界人士的广泛响应。其实早在2013年,一款能够帮助ALS患者“说话”的智能输入系统,在位于成都的电子科技大学已开始研发,现已制成“原理上可行、工程上可实现”的工程样机。
眨眼就能说“你好”
7月20日,尽管已经进入暑假,电子科技大学生命科学与技术学院副院长刘铁军却没有休息,他正在清水河校区指导神经信息教育部重点实验室神经工程团队的研究生进行相关课题研究。“基于眼电的智能输入系统”,便是课题组正在进行的项目之一。
从外观上看,这套系统类似白色方形饼干盒,揭开表面的显示屏“盒盖”,里面用电线连接着若干电路板和电池。刘铁军告诉记者,使用该系统时,先将三块电极的一端连接输入系统,另一端分别安装在使用者的眼睛上下方。启动电源后,屏幕上出现类似手机键盘的拼音九宫格,一块绿色光斑在九宫格上逐行、逐列跳动。使用者通过眨眼,选定自己所需的字母组成汉语拼音,就能打出想要表达的字词和语句。
该系统的原理在于通过眨眼释放的电信号,触动系统进行打字,还能切换为英文或数字输入。记者在此前录制的视频上看到,不到5分钟时间里,使用者便通过眨眼打出了“你好”、“hello”、“123”等内容。用户还可以预先设置相关数值,让眨眼幅度以及光斑跳动速度符合个人习惯。
不过,这套系统在研发过程中遇到过不少困难,比如,如何区分有意识眨眼和无意识眨眼。“这两种眨眼,它们的电信号波形是不同的。”刘铁军说,攻克这一技术难关,花了将近两个月时间。
三位研究生的接力
“基于眼电的智能输入系统”研发缘起,能追溯到15年前。
刘铁军所在的神经信息教育部重点实验室,长期从事脑机结合的相关研究。2000年,实验室开始使用国外生产的设备,精确采集人的脑电信号,为后端的相关研究工作提供数据支持。“当时的采集设备比电脑机箱还大,携带非常不方便。”2008年起,刘铁军等人自己动手,尝试解决设备的便携性问题。
最初研发的设备,试图直接用脑电信号控制文字输入,结果实验中错误率太高。大家转而对ALS进行调查,发现患者眼部肌肉退化相对较慢。“物理学家霍金的使用系统就是通过捕捉眼部信号,但价格高达30万元人民币,我们可以牺牲部分性能来降低成本。”
从2013年起,刘铁军的几位研究生开始了接力式研发。冯阳首先在PC端上实现了眨眼输入,今年毕业的甘玉龙再接再厉,完成了目前这套独立的系统。“目前这个工程样机只实现了40%。外观设计没有完成,体积、重量没有达到便携的程度,内部结构也还需要调整以符合国家标准。”更重要的是,还没有ALS患者试用过这套系统。“它采用的输入方式,只适合识字并且具有拼音基础的患者,所以我们一直在寻找合适的人选。”
刘铁军透露,今年9月入学的研究生张优劲将继续攻关。“最终的产品可能比U盘稍大,能够与移动设备的app配合,通过无线网络或者蓝牙进行输入。”