985高校聚焦脑控研究,夺得世界大赛双冠军,临床应用价值巨大!

近日,2020世界机器人大赛-BCI脑控机器人大赛公布成绩,天津大学自动化学院高忠科教授团队和腾讯天衍实验室组成的C2Mind战队,入围BCI脑控机器人大赛决赛,最终斩获技术赛"颞叶脑机组"一等奖,以及技术锦标赛"颞叶脑机有训练集一等奖"两项冠军。颞叶脑机组为运动想象范式比赛,该范式在神经康复领域中起到重要作用,在临床上具有极大的应用价值。

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世界机器人大赛是由中国电子学会举办,自2015年起每年一届的世界性官方专业赛事,累计已有来自全球20余个国家12万余名选手积极参赛。由于该比赛的技术专业性及影响广泛性,被国内外各大主流媒体赞誉为机器人界的"奥林匹克"

BCI脑控机器人大赛是世界机器人大赛中一项高精尖科研类赛事,旨在打造集科技性、创新性、实用性于一体的世界级脑-机接口赛事。该赛事已成功举办三届,主要在基于脑机接口的实际应用与技术研发两方面进行比拼,旨在将该技术与其他学科相结合,融入医疗康复、养老助残等领域,服务于社会民众,使人工智能更具意义和活力。

BCI(Brain-computer interface,脑-机接口)是一种通过将使用者大脑的神经元活动转换成特定的指令与外部设备进行直接通信的技术。此技术为人与机器人的交互提供了新的手段与途径,即"脑控",使人对机器人的控制和操作更为高效便捷。此项技术融合了脑科学、神经科学、信号检测与处理、模式识别等多种学科,现已成为生物医学工程、计算机工程及人工智能中的前沿技术与研究热点,已广泛应用于医疗、教育、军事、娱乐、安防等多个领域。

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本届大赛吸引了全球众多高校、企业的科研人员,经过激烈的比拼,诞生了诸多脑-机接口领域突破性技术成果。由天津大学自动化学院高忠科教授团队和腾讯天衍实验室组成的C2Mind战队,基于运动想象(Motor imagery ,MI)脑电信号展开了研究。

运动想象是一个非常重要的BCI范式,其涉及大脑不同脑区的协作,能较好地反映出脑区间的信息互动和大脑的信息处理机制,该范式在医疗领域中具有极高的应用价值。运动想象可以作为一种激活运动网络的手段,通过对患者大脑的神经重塑,帮助脑卒中患者在任何阶段改善其肢体的运动功能。基于运动想象的脑机接口可以很好地结合人脑的想象思维和实际的控制应用,将其应用于帕金森等脑损伤患者的康复治疗训练中,可帮助患者的肢体进行运动,改善患者的生活水平。同时,通过对癫痫患者的脑电信号进行分析,可以在检测到神经元异常放电后,对大脑进行相应的电刺激,从而减少癫痫发作,实现对病灶的定位。同时,运动想象信号已逐渐成为脑功能分析及疾病诊断的一种重要方法。

在长期的理论探索与研究后,高忠科教授团队与天津市环湖医院即将开展临床研究,让更多的神经系统疾病的患者从中受益,让科技有力量更有温度!

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天津大学电气自动化与信息工程学院的前身可追溯至1933年成立的北洋大学电机系,至今已有八十多年的办学历史。学院近五年承担科研项目600余项(包括两项国家973项目),获国家科技进步二等奖3项、国家技术发明二等奖2项,天津市科技进步一等奖和技术发明一等奖10项,其他各类省(部)级科学技术奖励30余项;发表SCI论文1000多篇,授权发明专利300多项,一大批科研成果获得了广泛的推广应用;2019年全院承担的科研项目经费超过1.4亿元。

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高忠科,1982年生,天津大学电气自动化与信息工程学院教授,博士生导师。国家优秀青年科学基金获得者(国家优青),2019年全球高被引科学家,IEEE Senior Member。主要研究方向为复杂网络多源信息融合理论、新型传感器技术、多相流检测、脑机融合与混合智能等。在众多国际期刊上发表SCI检索论文100余篇,其中第一/通讯作者SCI论文70余篇,论文SCI引用2100余次,Google Scholar引用3000余次,12篇第一作者论文入选ESI高被引论文。主持国家级项目6项,包括4项国家自然科学基金项目。

曾获2013年全国百篇优秀博士学位论文提名奖,入选天津市131创新型人才培养工程和天津市创新人才推进计划青年科技优秀人才,2018年和2019年2次获得英国皇家物理学会(IOP)高被引中国作者奖。研究成果被来自美国、英国、德国、加拿大、意大利、瑞士、日本等十余个国家的数百位著名学者正面引用和评价,其中包括美国国家科学院院士,欧洲科学院院士,加拿大皇家科学院院士,美国国家工程院院士,英国皇家学会院士和多位IEEE Fellow,ASME Fellow。

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(本文素材、图片来自天津大学官网、官微)