科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

《自然》雜志23日?qǐng)?bào)道，美國(guó)Meta公司推出的一款全新神經(jīng)運(yùn)動(dòng)手環(huán)，能讓用戶(hù)通過(guò)手寫(xiě)動(dòng)作這類(lèi)手勢(shì)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互。這種裝置將手腕處肌肉運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電信號(hào)，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)指令，同時(shí)無(wú)需個(gè)性化校準(zhǔn)或侵入性手術(shù)。該成果標(biāo)志著高性能生物信號(hào)解碼器研制向前邁進(jìn)一步，其能讓人類(lèi)與計(jì)算機(jī)的交互更絲滑，并擴(kuò)大可及性規(guī)模。

人類(lèi)與計(jì)算機(jī)和手機(jī)等裝置的傳統(tǒng)交互方式是，使用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和觸屏這類(lèi)輸入設(shè)備進(jìn)行直接接觸。這類(lèi)交互具有局限性，尤其是在“移動(dòng)場(chǎng)景”下。

來(lái)自Meta現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的一支團(tuán)隊(duì)，利用數(shù)千名受試者的訓(xùn)練數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)了一個(gè)高靈敏度手環(huán)，能探測(cè)手腕處肌肉的電信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)信號(hào)。團(tuán)隊(duì)隨后利用深度學(xué)習(xí)創(chuàng)建了泛型解碼模型，其無(wú)需個(gè)體校準(zhǔn)就能準(zhǔn)確翻譯不同的用戶(hù)輸入。

該解碼模型的性能表現(xiàn)出“尺度定律”，即性能隨模型架構(gòu)擴(kuò)大和數(shù)據(jù)增加而優(yōu)化。如果根據(jù)特定個(gè)體數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)性化優(yōu)化，性能還可以進(jìn)一步提升?！俺叨榷伞焙蛡€(gè)性化的成果，也為未來(lái)可廣泛應(yīng)用的生物信號(hào)解碼器指明了方向。

該裝置利用藍(lán)牙接收器與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，能識(shí)別實(shí)時(shí)手勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)一系列計(jì)算機(jī)交互的省力操控。這些操控可用于完成虛擬導(dǎo)航和選擇任務(wù)，以及每分鐘20.9個(gè)單詞的手寫(xiě)文本輸入（手機(jī)鍵盤(pán)打字速度平均為每分鐘36個(gè)單詞）。

該神經(jīng)運(yùn)動(dòng)手環(huán)為身體機(jī)能各異的人士提供了一種可穿戴的計(jì)算機(jī)通信方式。神經(jīng)運(yùn)動(dòng)接口很適合進(jìn)一步研究，以探索該技術(shù)的可及性應(yīng)用，如改善行動(dòng)力下降、肌無(wú)力、手指截肢、癱瘓等人群與計(jì)算機(jī)的交互。

為推動(dòng)在更大群體中對(duì)表面肌電信號(hào)的研究，團(tuán)隊(duì)還在論文中公開(kāi)發(fā)布了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含來(lái)自300名受試者對(duì)全部三項(xiàng)任務(wù)的逾100小時(shí)的表面肌電信號(hào)記錄。

總編輯圈點(diǎn)

這是人機(jī)交互領(lǐng)域一項(xiàng)具突破意義的成果。我們可能很熟悉體感游戲的操作，但神經(jīng)運(yùn)動(dòng)手環(huán)的精度和信號(hào)源都與之有很大差異，且不依賴(lài)攝像頭或慣性傳感器。它的應(yīng)用不僅限于提升日常設(shè)備操控的便捷性，如虛擬導(dǎo)航和手寫(xiě)輸入，更重要的是能為行動(dòng)不便人群提供全新的可穿戴通信方式，拓寬了人機(jī)交互的可及性邊界。此外，研究團(tuán)隊(duì)公開(kāi)的肌電信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，也為后續(xù)研究提供了寶貴資源，可推動(dòng)該技術(shù)向更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景邁進(jìn)。