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EEG-Haube mit 18 Elektroden.

Vor Kurzem gab das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie die Shortlist für die „Future Industrial Innovation Tasks 2023“ bekannt. ZeroOne, ein Unternehmen für Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie aus Shanghais „Big Zero Bay“, hat sich mit der Shanghai Jiao Tong University, dem Shanghai Mental Health Center, dem Sechsten Krankenhaus der Universität Peking und der Hangzhou University of Dianzi Science and Technology zusammengetan, um die Liste erfolgreich bekannt zu geben.

Ende August letzten Jahres veröffentlichte das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie eine Liste zukünftiger industrieller Innovationsaufgaben, die sich hauptsächlich an den beiden Grenzbereichen zukünftige Fertigung und zukünftige Information orientiert und sich auf die vier Schlüsselrichtungen des Metaversums konzentriert: Humanoide Roboter, Gehirn-Computer-Schnittstellen und allgemeine künstliche Intelligenz mit 52 Systemlayouts. Spezifische Aufgaben werden im Rhythmus der Planung einer Charge, des Einsatzes einer Charge und der Implementierung einer Charge ausgeführt, um die Innovation und Entwicklung meines Landes zu fördern Zukunftsbranchen.

Im Bereich Gehirn-Computer-Schnittstellen hat Zero Vision den unpopulären Weg „nicht-invasiv + Emotion“ gewählt. Derzeit wurden sieben multimodale Prototypen zur Depressionsbeurteilung und nulldimensionale Datenerfassungssysteme, die das Unternehmen unabhängig voneinander entwickelt hat, in den psychiatrischen Abteilungen von drei Tertiärkrankenhäusern eingesetzt, wodurch mehr als 4.500 multimodale Beurteilungen des Depressionsstatus der Patienten während der gesamten Behandlungszeit durchgeführt wurden Die Beurteilung gesunder Probanden wird die Implementierung emotionaler Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie beschleunigen.

„Machen Sie ein Foto“ Ihrer Stimmung in 10 Minuten

Testszenario „Emotionales Röntgengerät“.

Unabhängig davon, ob es sich um eine Fraktur oder eine Lungeninfektion handelt, bitten Ärzte den Patienten normalerweise, eine Röntgenaufnahme anzufertigen, um die Läsionen zu überprüfen, bevor eine Diagnose gestellt wird. Kann die Diagnose einer psychischen Erkrankung auch durch ähnliche „Filmaufnahmen“ gestellt werden? Vor drei Jahren arbeitet Lingyiyisi, geboren an der Shanghai Jiao Tong University, hart daran, diese Idee in die Realität umzusetzen.

Setzen Sie die EEG-Haube auf, setzen Sie sich auf den Sitz, als würden Sie ein Rennspiel fahren, und beantworten Sie Fragen, während Sie sich das emotionale Material ansehen, das auf dem Computer angezeigt wird. In Lingweisi erlebte der Reporter den Diagnoseprozess des „emotionalen Röntgengeräts“ mit eigenen Augen.

„Sie werden eine Reihe von Bildern oder Videos sehen. Bitte wählen Sie die Emotion aus, die im Bild zum Ausdruck kommt.“ Als der Tester die Anweisungen gab, erschien ein Ölgemälde „Betrunkene Priesterin“ aus dem 18. Jahrhundert auf dem Bildschirm und der Protagonist zeigte ein elegantes und elegantes Aussehen freundliches Lächeln. Scheint leicht beschwipst zu sein. Obwohl zu diesem Zeitpunkt kein Gesichtsausdruck zu sehen war, schwankte die Gehirnwellenkurve sofort auf dem Computerbildschirm in der Nähe und ihre geistigen Aktivitäten wurden in Echtzeit „gezeichnet“. Der gesamte Vorgang dauerte etwa 10 Minuten.

Nach der Algorithmusverarbeitung ist ein Depressionsstatusbericht in 2 Minuten fertig. Der Bericht stellte die quantifizierten Risikoparameter von Personen, die an Depressionen und Angstzuständen leiden, klar dar. Die verschiedenen im Radardiagramm angezeigten Dimensionen bilden die Hauptgrundlage für die Beurteilung von Depressionen.

Lu Baoliang, Professor der Abteilung für Informatik und Ingenieurwesen an der Shanghai Jiao Tong University und Chefwissenschaftler von ZeroOne, erklärte Reportern, dass sich das emotionale Feedback von Patienten mit Depressionen von dem normaler Menschen unterscheidet. Die meisten Menschen fühlen sich beispielsweise glücklich und friedlich, wenn sie die „Priesterin“ sehen, aber Patienten mit Depressionen können im Allgemeinen kein Glück empfinden. Dies liegt daran, dass Patienten mit Depressionen eher dazu neigen, negative Entscheidungen zu treffen. In der Vergangenheit konnten Probanden bei der Messung anhand von Skalen ihre wahren Gefühle verbergen, aber es war für sie schwierig, den „grellen Augen“ des „emotionalen Röntgengeräts“ zu entkommen.

Der Desktop-Eyetracker ist auch das, was dieses Gerät von allgemeinen Emotionstestgeräten unterscheidet. Lu Baoliang sagte, dass Augenbewegungssignale enger mit Emotionen als mit Gesichtsausdrücken zusammenhängen. Der am unteren Bildschirmrand installierte Eyetracker kann mehr als 100 Augenbewegungsmerkmale wie Pupillendurchmesser, Blinzelfrequenz und Blickpunkt erfassen und so den emotionalen Zustand der Menschen wirklich widerspiegeln.

Der erste weltweit anerkannte Standard-Emotionsdatensatz

Wie werden Emotionen erfasst? Das Geheimnis verbirgt sich in der EEG-Haube. Seine 18 Elektroden berühren wie kleine Krallen die Kopfhaut des Probanden und decken und überwachen alle Bereiche des Gehirns.

Die EEG-Haube ist ein Sensorgerät, das mit nur einer „Pfote“ ein EEG-Signal erfassen kann. Lv Baoliang sagte, dass ZeroUniversal sich schließlich für eine nicht-invasive Methode entschieden habe, wenn es um den wichtigsten technischen Weg zur Erfassung von EEG-Signalen gehe. Obwohl die von nicht-invasiven Geräten erfassten EEG-Signale schwieriger zu verarbeiten sind, sind sie sicherer und für ein breiteres Personenspektrum besser geeignet.

Neben der kontinuierlichen Verbesserung des Tragekomforts von Hardwaregeräten wie EEG-Hauben ist auch der Aufbau eines Standarddatensatzes für emotionale Gehirn-Computer-Schnittstellen ein wichtiges Thema im Bereich emotionaler Gehirn-Computer-Schnittstellen. Aufgrund des Nischenforschungsbereichs, der teuren Aufnahmeausrüstung und der komplexen Datenannotation sind weltweit anerkannte Standard-EEG-Datensätze äußerst selten.

Im Jahr 2014 schlug das Team von Lu Baoliang zum ersten Mal weltweit ein multimodales emotionales Gehirn-Computer-Schnittstellen-Framework vor, das EEG-Signale und Augenbewegungssignale integriert, und erstellte einen Datensatz dafür. Heute ist dieser Datensatz mit dem Namen SEED der größte und vielfältigste emotionale EEG-Datensatz der Welt und einer der beiden am häufigsten verwendeten Standard-emotionalen EEG-Datensätze auf diesem Gebiet. Seit seiner Veröffentlichung im Oktober 2015 haben sich rund 2.000 Universitäten und wissenschaftliche Forschungseinrichtungen aus 81 Ländern und Regionen auf der ganzen Welt um die Nutzung beworben, wobei mehr als 4.880 Anträge gestellt und mehr als 1.400 Arbeiten veröffentlicht wurden.

Am Beispiel des SEED-Datensatzes von drei Arten emotionaler Gehirnwellen wählte das Team von Lu Baoliang insgesamt 15 Filmausschnitte von drei Arten von Emotionen als emotionsauslösendes Material aus und sammelte und zeichnete EEG gemäß internationalen Standards auf Enthält 15 Probanden, 62-Kanal-EEG und Augenbewegungsdaten von 3 Malen pro Person. Die Ergebnisse zeigen, dass Augenbewegungssignale ein sehr gutes Signal zur Emotionserkennung sind. Wenn EEG-Signale oder Augenbewegungssignale allein verwendet werden, liegen ihre jeweiligen Erkennungsraten bei etwa 78 %. Werden diese beiden Signale durch klassisches Ensemble-Lernen fusioniert, steigt die Erkennungsrate der drei Emotionsarten auf 88 %.

Basierend auf einer Reihe von Originalforschungen in den Bereichen emotionale Intelligenz und emotionale Gehirn-Computer-Schnittstelle wurde Lu Baoliang im März dieses Jahres in die „China Highly Cited Researchers“-Liste 2023 aufgenommen. Dies ist das vierte Jahr in Folge, in dem er ausgewählt wurde für die Liste seit 2020. Liste.

Minderheitsinnovation „Bole“ geht weiter

In den letzten zwei Jahren ist die Popularität von Gehirn-Computer-Schnittstellen stark gestiegen. Im März dieses Jahres zeigte das amerikanische Unternehmen Neuralink ein Video des ersten Patienten mit einem Gehirn-Computer-Schnittstellenimplantat, der mit seinen Gedanken Schach und Spiele spielte. Ungefähr zur gleichen Zeit nutzte das Team von Professor Hong Bo an der Tsinghua University School of Medicine eine halbinvasive Gehirn-Computer-Schnittstelle, um Patienten mit hoher Querschnittslähmung dabei zu helfen, autonom gehirngesteuert Wasser zu trinken.

Angesichts des „Windes“ der Zukunftsbranche suchen viele Investoren nach Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologien und -Produkten, die die zukünftige Richtung des Marktes darstellen. Wenn Investoren Lingyousi finden, stellen sie Lu Baoliang immer eine Frage: „Kann Ihr ‚emotionales Röntgengerät‘ ein Medizinproduktzertifikat der Klasse III erhalten?“

Basierend auf der Art und Weise, wie Sensoren Gehirnsignale erfassen, werden Gehirn-Computer-Schnittstellen in invasive und nicht-invasive unterteilt. Im Bereich der „heißen“ Gehirn-Computer-Schnittstelle müssen viele Menschen noch klar erkennen, wie nicht-invasive Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie in großem Maßstab implementiert werden kann. Hinsichtlich Zweck und Funktion lassen sich Gehirn-Computer-Schnittstellen in zwei Richtungen einteilen: Sport und Emotionen. Zero One Idea hat sich für den relativ unbeliebten emotionalen Bereich entschieden.

Glücklicherweise gibt es auf diesem weniger aufregenden Weg der Innovation ständig Erfolg. Im Jahr 2019 wurde Lu Baoliangs Forschung zur emotionalen Gehirn-Computer-Schnittstelle Teil des ersten großen Forschungsprojekts zur Schnittstelle zwischen Medizintechnik und Medizintechnik, das von der Shanghai Jiao Tong University ins Leben gerufen wurde. An dem Projekt nehmen gemeinsam sieben Professoren teil, darunter Direktor Sun Bomin von der Abteilung für funktionelle Neurochirurgie des Ruijin-Krankenhauses und Professor Fang Yiru vom Shanghai Mental Health Center. Im Jahr 2021 akzeptierte Lu Baoliang die Investition von miHoYo zur Gründung von Lingyouxi, das sich der Forschung und Entwicklung von „emotionalen Röntgengeräten“ widmet.

Dieses Mal erlebte Lu Baoliang erneut den Frühling der „kalten Forschung“, als er in die Aufgabenliste der zukünftigen industriellen Innovation aufgenommen wurde. Daten zeigen, dass im Jahr 2021 die Zahl der Psychiater in meinem Land weniger als 1,5 % der Zahl der Ärzte im Land ausmacht. Die Ungleichheit im Arzt-Patienten-Verhältnis im Bereich psychischer Erkrankungen verdeutlicht die Marktanwendungsaussichten von „emotionalen Röntgengeräten“.

Derzeit unternimmt Lingweisi alle Anstrengungen, um ein Medizinproduktzertifikat der Klasse III für das „emotionale Röntgengerät“ zu beantragen, und freut sich auf den baldigen Nutzen der emotionalen Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie für die Öffentlichkeit.

Autor: Shen Qiusha

Text: Shen Qiusha Bilder: Shen Qiusha, Fotos von den Interviewpartnern bereitgestellt Herausgeber: Fu Lu

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