中国电科首席专家尹奎英 创造世界领先技术 让意念“长”出“灵犀手”

2024-03-14 10:23:40

女性的韧性和做事细致的特点让她们的科研生命没有瓶颈期,只要大脑还在思考,就一直可以做科研,当科研取得成果时,那种自我价值感无与伦比。

——尹奎英

□ 中国妇女报全媒体记者 茹希佳

“心电感应”真实存在吗?只凭人的各种意念,就能让机器手随着人的意志准确无误地动起来?这听起来像是天方夜谭,但中国电子科技集团公司第十四研究所人脑机实验室集团首席专家尹奎英自豪地说:“能,我们已经做出了‘灵犀手’,在临床应用中,效果非常好!”

10月8日,刚从意大利参加国际标准全体会议回国的尹奎英告诉中国妇女报全媒体记者:“依托‘灵犀手’这一前沿技术成果,由我们自主提出的一项新国际标准已通过国际标准化组织/国际电工委员会(ISO/IEC)的国际标准多轮评审,正式转入CD(委员会草案)阶段。这是我国在IEC/Tc 124(国际电工委员会可穿戴电子设备和技术委员会)领域中的第一个国际标准,标志着我国在国际可穿戴标准领域中拥有了一席之位。”

造福残障人士的“灵犀手”

在尹奎英的带领下,记者走进了神秘的人脑机实验室。她的团队正在对“灵犀手”“灵犀骨骼”进行反复优化,只要手臂套上传感器手环,没有任何电线相连,仅凭“意念”,就可以让机械手的每一根手指做出动作。手环采集到肌肉电信号,通过手机上的App算法进行识别,可以简单训练人的握拳、五指张开等动作。

尹奎英从一位因工伤导致断手的工人案例入手,通过对他生活的长期观察,积累了丰富的手腕部数据,然后带领团队动手试验,反复磨合调试,“让‘灵犀手’帮助他正常生活”。

在尹奎英看来,将人的思维活动抽象成一个信号处理过程,利用生物信号处理算法,借助“灵犀手”完成脑部动作指令,能帮助残疾人完成吃饭、喝水等日常动作。在集成了触觉、握力、温度等传感器后,这只“灵犀手”拥有了“感觉”。尹奎英为断手工人再造“灵犀手”,让这个群体可以重返社会。

如今,残障人士只要经过20分钟的简单训练,就可以熟练掌握这个可以实现10多个动作的“灵犀手”,完成生活上的简单动作。

2021年,“灵犀手”获得了世界人工智能大会最高奖sail奖Top30,2022年入选科创中国先导技术榜。

监测阿尔茨海默病的“脑电帽”

“这是我们刚做出来的新成果——‘全息脑’。”记者戴上“脑电帽”时,可以清晰地看到旁边连接着的大脑模型内部的全息影像。“我们不仅把全脑神经导航做出来了,并且精度达到了0.1毫米,可以更精准地为阿尔茨海默病患者进行早期治疗,也可以使神经外科的许多开颅大手术变成微创小手术。”尹奎英介绍。

伴随着我国人口老龄化进程加速,阿尔茨海默病患者也不断增加。临床研究证明,阿尔茨海默病早期是干预治疗、延缓发病的黄金期,但目前,诊断需要进行有创的医学手段,往往不能被患者接受而贻误了诊断时机。

尹奎英告诉记者,在和南京脑科医院石静萍主任多年合作后,他们一起研发了专门用于监测阿尔茨海默病的“脑电帽”。但是治疗需要精准地通过颅外进行,而脑导航系统只有国外一家公司能做,购买一台要100多万元。“我们只好又把全脑神经导航做出来了,并且精度比原来高了很多,很适合临床应用。”

经过和南京脑科医院神经内科医生们一起进行大量临床观测,尹奎英和团队一起将机器学习和脑数据预处理等技术相结合,使得阿尔茨海默病筛查准确率达到90%以上,同时,在干预治疗领域还研发了经颅磁治疗脑导航技术。

“医生在做阿尔茨海默病干预时,会拿经颅磁去刺激靶点,基本靠经验。现在,我们把大脑数据重建之后,标好了精确的靶点,从脑壳外面便可以透视内部,可以精准知道要刺激的靶点的准确位置。”尹奎英介绍道。

目前,这套阿尔茨海默病非创伤性阶段评估和全脑导航的诊疗方案已经在南京脑科医院进行临床试验3年,有望将筛查确诊的早期患者病发时间延后5~10年。

记者了解到,人体全脑导航及治疗效果评估分析体系荣获2021世界智能制造十大科技进展,而尹奎英的研发脚步仍不停歇。从去年开始,她的团队致力于研究视觉重构技术,尝试将图像转向脑电,希望让更多的盲人重新看见世界。

科研路上的每一步努力都不会浪费

尹奎英始终信奉:“科研是最直接、最客观、最公平的事情,你做的每一步努力无论成功、失败都不会浪费,都是积累。”

正是因为这份执着的劲头,尹奎英带领的20多人团队“把想到的东西落地,做出来,反复迭代,让动手能力、落地能力不断增强、造福社会”。

每周六下午,是尹奎英和团队雷打不动的学习交流会时间。大家把一周积累的科研难点拿出来讨论,复盘所有技术,共同寻找方法,升级提高,很多著名的医生也都经常一起参加。大家畅所欲言,相互交流。周六下午实验室的沙龙成为实验室创新的一大特色。

尹奎英带了许多女硕士研究生。“我是很严厉的老师。可能因为自己是女性,所以我对女孩子的要求更多一点,更希望她们能够承载这份对科研的执着和热爱。幸运的是,她们都突破了自我的极限,每一个人都非常出彩。我告诉她们,只要足够热爱,就可以抵挡一切诱惑,心无旁骛搞科研。”

作为南京市妇联兼职副主席,尹奎英觉得这个身份可以让她带动更多女性投身科研:“要打破女性不适合搞科研的刻板印象,其实女性的韧性和做事细致的特点让她的科研生命没有瓶颈期,只要大脑还在思考,就一直可以做科研,当科研取得成果时,那种自我价值感无与伦比。”

这些年,尹奎英一直在对生活做减法,科研之外的事情一直在压缩。在家人的理解和支持下,尹奎英全身心地沉浸在科研海洋之中。“我们每天都在保持奔跑的状态,创新、突破,让我们的生命精彩无限。”


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