思想控制的轮椅如何工作

经过:Ed Grabianowski

身体壮举图片库 美国宇航局科学家查克·乔根森(Chuck Jorgensen)测试了一副语音识别装置。查看更多 身体壮举的图片
NASA艾姆斯研究中心,多米尼克·哈特

完全四边形:从许多方面来说,这是最糟糕的医疗诊断,缺少即将死亡。脊髓损伤或疾病(如肌萎缩性侧索硬化症(也称为Lou Gehrig氏病))可能导致颈部的总体麻痹。患者完全依赖他人,但是他们经常感到孤立,因为他们失去了说话的能力。我们大多数人都认为可以从一个房间走到另一个房间,但是对于严重的残障人士,即使这一共同行动也需要其他人的帮助。

然后,想象一下,一个完全瘫痪的人只需考虑一下就可以控制机动轮椅。通过绕过损坏神经,这样的设备可以为残疾人打开许多独立性的大门。在本文中,我们将研究一家正在努力将其“如果”成为现实的公司。我们还将找出相同的技术如何恢复无法交谈的人的演讲。

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每当您执行身体动作时,都会在您的生成分钟电的信号。这些信号从大脑移动,沿着轴突和树突传播,穿过您的神经系统。当它们到达身体的正确区域时,运动神经元激活必要的肌肉完成动作。

几乎每个信号都穿过脊髓内部的神经束,然后再进入身体的其他部位。当脊髓严重受损或切割时,神经系统中的断裂会阻止信号到达所需的位置。在神经肌肉疾病的情况下,运动神经元停止起作用 - 信号仍在发送,但是人体无法将其转化为实际的肌肉作用。

我们如何解决神经系统错误的问题?一种方法是在脊髓或退化神经元中断裂的中断之前,拦截大脑信号。这是思想控制轮椅将使用的解决方案。

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环境Audeo系统

科学家查克·乔根森(Chuck Jorgensen)使用墨西哥州次数识别装置来移动模拟的火星漫游者。“width=
科学家查克·乔根森(Chuck Jorgensen)使用墨西哥州次数识别装置来移动模拟的火星漫游者。
NASA艾姆斯研究中心,多米尼克·哈特

迈克尔·卡拉汉(Michael Callahan)和托马斯·科尔曼(Thomas Coleman)创立了开发和销售Audeo系统的公司。Audeo最初被设想为严重残疾人进行交流的一种方式,但环境扩展了控制系统,包括控制轮椅或与A互动的能力电脑

Audeo是基于从寄出的神经信号的想法即使脊髓损坏或运动神经元和肌肉在喉咙中不再正常工作。因此,即使您无法形成可理解的单词,也存在代表预期语音的神经信号。这被称为次言式演讲。每个人都会表演次要的演讲 - 如果您想一个单词或句子而不大声说出来,您的大脑仍然会将信号发送到您的嘴和喉咙。

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受试者脖子上的轻巧接收器(亚当苹果区附近的一小群传感器)拦截了这些信号。它的功能很像脑电图,当放置在受试者的头皮上时可以接收神经信号的设备。奥德(Audeo)收到了与言语相关的特定信号,因为它直接放置在颈部和喉咙区域。接收器中的传感器检测到微小电的代表神经功能的电位。然后,它在将这些信号无线发送到计算机之前对这些信号进行加密。计算机处理信号并解释用户打算说的或做什么。然后,计算机将命令信号发送到轮椅或配音处理器。

这是Audeo系统中的一个示例:您想说:“你好,你好吗?”并在您的脑海中默默地说出来。您的大脑向您的口腔和喉咙中的运动神经元发送信号。信号与如果您真的大声说出来的信号相同。放置在喉咙上的Audeo接收器会记录信号并将其发送到计算机。计算机知道不同单词和音素的信号(口语语音的小单位),因此它将信号解释并将其处理成句子。它的工作方式与语音识别软件。计算机通过向一组扬声器发送电子信号来完成该过程。然后演讲者“说”这个短语。

如果您想控制轮椅,则该过程相似,除非您学习了计算机将计算机解释为控制命令而不是口语单词的某些下副词。用户认为“前进”和Audeo处理,该过程是作为命令向前移动轮椅的命令的信号。

Audeo使用国家仪器Compactrio Controller收集来自传感器的数据。然后,被称为LabView的嵌入式软件将数字重新处理,并将信号转换为控制功能,例如合成单词或轮椅控件。环境已经开发了Audeo的通信方面,以至于用户可以创建连续的语音,而不是一次在单词上说话[来源:环境]。

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NASA的副语音研究

NASA正在开发辅助宇航员潜在用途的副控制。宇航员在太空行走或国际空间站在嘈杂的环境中工作,从事通常无法自由控制的工作电脑系统。语音识别在这些情况下,程序不能很好地工作,因为所有背景噪声都使语音命令难以解释。NASA希望使用亚副信号能够解决此问题。

虽然NASA的系统对残疾人也可能非常有益,但它还有其他申请,包括能够默默讲话的能力手机并在军事或安全行动中使用大声说出来会破坏。

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NASA的亚Quocal系统需要两个传感器附加到用户脖子上的传感器,并且必须对系统进行培训以识别特定用户的次数下语音模式。训练六到10个单词大约需要一个小时的工作,而截至2006年的系统仅限于25个单词和38个音素[来源:TFOT]。

在早期的实验中,NASA的系统在“训练”软件后获得了超过90%的精度。该系统控制了Web浏览器,并进行了Google搜索“ NASA”一词[来源:NASA]。

它们什么时候可以使用?

您还找不到思想控制的轮椅或其他设备在您当地的电子商店。环境可以让潜在用户与公司联系,但是没有定价或可用信息即将到来(环境没有响应信息请求)。

在接受NASA AMES研究中心神经工程首席科学家查克·乔根森(Chuck Jorgensen)博士中,在接受网站“事物的未来”采访时,声称,次数控制技术的商业应用是未来的两到四年[来源:来源:TFOT]。

要了解有关思想控制的轮椅和次要演讲的更多信息,请查看下一页上的链接。

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更多信息

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更多的链接

  • 周围的。“技术。”http://www.theaudeo.com/tech.html
  • Gennuth,Iddo。“说话不说话。”事物的未来,2006年10月12日。http://www.tfot.info/articles/28/speaking-without-saying-a-word.html
  • 霍金,斯蒂芬。“计算机。”http://www.hawking.org.uk/disable/computer.html
  • LabView:http://www.ni.com/labview/
  • NASA。“次要言语演示。”http://www.nasa.gov/centers/ames/news/releases/2004/subvocal/subvocal.html
  • compactrio:http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/14155
  • TOBII技术。“眼睛控制可访问性。”http://www.tobii.com/application_areas/eye_control_for_accessibility

特色

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