在被誉为赛博朋克史诗的《攻壳机动队》中，拥有“义肢”的公安九课队长草薙元子形象是难忘。对他们之间关系的探讨，也让我们回味无穷。回到现实，在“宇宙网红”埃隆·马斯克的大力推动下，我们对脑机接口技术不再陌生。对于非植入式脑机接口，头戴式电极可以检测大脑信号，收集和分析数据，发出相应的指令，控制外部设备。那么，这样的硬核设备难道只能放在实验室里吗？不！来自奥地利林茨约翰内斯开普勒大学的研究人员、联合医学工程公司G.tec的研发人员和时装设计师AnoukWipprecht设计了一种特殊的脑机接口设备——与其说是一个设备，不如说是一件衣服。这件“裙子”有个直白却形象的名字：穿山甲裙（译为“穿山甲裙”）。不久前，穿山甲裙亮相奥地利电子艺术节。在密切关注艺术、技术和社会相互联系的奥地利电子艺术节上，设计是艺术、能量收集和机器学习的完美结合。艺术与科技的奇妙结合那么，既是艺术展品又囊括前沿科技的穿山甲服饰有哪些特别之处呢？1024个独立电极据IEEE报道，穿山甲服饰共有1024个独立头戴式电极（共64组，每组16个），可以检测来自大脑的电信号。采集信号后，对采集到的数据进行组合、分析、转换。例如，当佩戴者决定主动移动肌肉时，该动作会触发大脑运动皮层中的“局部活动模式”，这种模式可以被检测和识别。G.tec联合创始人ChristophGuger表示：凭借1024个独立的电极通道，我们甚至可以达到单根手指的分辨率。这是非植入式BCI中的电极通常无法做到的。原因是一般来说，脑机接口只有64个电极通道，只能用来区分运动区——比如身体刚刚做出的动作是左臂还是右臂做的.机器学习识别肢体动作事实上，由于每个佩戴者的大脑存在差异，系统需要经过校准才能准确识别细节。为此，研究团队设计：通过机器学习识别与不同动作相关的模式。简单来说，该系统实际上并不需要佩戴者移动任何特定的肌肉，佩戴者只需要想象执行一个动作即可。其背后的逻辑是，大脑想象一个动作往往比实际执行它需要更长的时间，而且由此产生的信号也更持久，因此机器更容易学习。可以说，这项技术完全适用于瘫痪病人。在此基础上，ChristophGuger甚至有了一个想法：未来可以设计一种由脑机接口控制的外骨骼装置，造福于瘫痪人群。一旦神经活动可视化数据被组合、分析和转换，穿山甲裙子就会出现颜色偏移。也就是说，穿上穿山甲服饰后，大脑的神经活动会在身体上可视化。引人注目的是，穿山甲服饰还可以通过不同的颜色反映出穿着者的精神状态，如紧张（白色）、冷静（蓝色）、沉思（紫色）等。可见，这不仅仅是意念控制器具，更像是器具映照意念。这个设计的背后是一个由32个NeopixelLED和32个伺服驱动秤（servo-drivenscales）组成的阵列。单通道定制芯片之所以引人注目，是因为研究人员设计了一个连接到每个电极的定制芯片——用IEEE的话说，这是一项重大的技术进步。具体来说，这款定制芯片是一款单通道芯片，边长为1.6毫米，集成了放大器、模数转换器（ADC）和数字信号处理器，功耗不到5毫瓦。由于功耗小，芯片可以通过附近的基站以非接触式RFID芯片的方式驱动，并以无线方式返回数据。据报道：通过无线方式为芯片供电并与之通信，佩戴者不再受制于之前的有线测试系统。这种设计还可以减小传统无线系统中电池的尺寸和重量。即使设计了定制芯片，该团队也没有追求奇特的制造技术。奥地利林茨约翰内斯开普勒大学领导穿山甲服饰项目和团队的ThomasFaseth解释说：我们的原则是控制技术成本。该团队使用180纳米制造技术，但我们也通过一些先进的电路设计技术实现更高的性能。值得一提的是，在穿山甲服饰中，每组电极和芯片都安装在一块瓷砖上。从下图中可以看出，佩戴者的头部完全被瓷砖覆盖，每块瓷砖上都贴有天线。“穿山甲连衣裙”采用模块化设计，灵感来自穿山甲有光泽的角蛋白鳞片——它结合了刚性元素和纺织元素，刚性元素使用选择性激光烧结技术进行烧结），9个互锁部件通过3D打印完成。存在哪些挑战？总体而言，穿山甲服饰具有超低能量、高分辨率、高灵敏度等特点。但要做出最终的设计，并不容易。据了解，穿山甲服饰团队遇到了以下挑战。首先，最大的挑战之一是传感器电子设备的功率预算。正如奥地利林茨约翰内斯开普勒大学集成电路研究所的HaraldPretl教授所说：我们必须为此设计一个放大器、一个ADC和我们自己的基于UWB的传输协议。其次，处理头部周围的褪色和阴影效果也是一个挑战。另一个挑战是大脑信号的变化速度比伺服系统改变角度的速度快得多，因此该团队专注于反映变化的频率。例如，在他们的一项设计中，当低频脑电波占主导地位时，伺服系统和光线变化缓慢。穿山甲裙在奥地利电子艺术节上受到了很多关注。未来，研究团队希望设计出另一个完全使用无线传感器的版本。与此同时，关于将传感器技术商业化的讨论仍在进行中。
