重生80:我的军工记忆有点猛

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第112章 “灵犀”初通——意念钢流的起点

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元宵佳节的暖意尚未散尽,哈工大校园内一处新挂牌的 “单兵智能系统联合实验室” 里已是热火朝。这里汇聚了陆装所精锐工程师、中科院神经所\/生物医学工程专家、李思远带领的哈工大AI团队,以及陈默这位核心枢纽。他们的目标只有一个:将“脑波头套”的梦想,锻造成战场可用的“灵犀”火种。

代号“灵犀”:军用bcI原型机攻坚

项目目标清晰而艰巨:研制首台基于非侵入式脑电(EEG)的便携式战场意图识别原型机。核心功能:

1. 稳定识别 4种基础运动想象(左手、右手、双脚、休息\/中性)。

2. 识别 3种认知状态(高度专注、轻度疲劳、应激警觉)。

3. 输出低延迟(<300ms)、高可靠性指令。

4. 满足 战场便携(<2kg)、快速佩戴(<5分钟)、抗干扰(电磁、运动) 要求。

攻坚战场:硬件、算法、数据的“三重门”

1. 硬件堡垒:从“湿漉漉”到“干爽快” (陆装所+生物医学团队主攻):

痛点: 科研级脑电帽需要涂抹导电膏(“湿电极”),佩戴繁琐(>15分钟),出汗或长时间使用后信号劣化,且外观惊悚(满头电极线),完全不适合战场。

“土味”破局:聚焦“干电极”与集成化!

电极革命: 放弃湿电极,全力攻关 高导电性柔性聚合物干电极。通过在柔性基底(如医用硅胶)上精密印刷 纳米银线 或 导电聚合物(pEdot:pSS) 阵列,形成与头皮多点柔性接触,无需导电膏。难点: 接触阻抗高、易受运动伪迹影响。团队通过优化阵列密度、表面微结构(仿生增加摩擦力)和内置微弱交流激励源(主动降低阻抗)来改善。

“简约”导联: 不追求全脑覆盖,基于运动想象主要集中在 感觉运动皮层(c3, c4, cz及附近) 的原理,设计 8-16导联的轻量化“头带”式采集装置,重点覆盖关键区域。电极点嵌入柔性头带中,佩戴如同运动发带。

心脏:ASIc生物电放大芯片: 联合国内顶尖微电子所,定制开发 超低噪声、高输入阻抗、高共模抑制比(>120db)的生物电信号专用放大芯片(ASIc)。将多通道放大、滤波(硬件高通\/低通)、模数转换(Adc)集成在指甲盖大的芯片上!突破意义: 大幅减体积、功耗,提升抗干扰能力和信噪比!是“灵犀”便携化的核心!

“脑电罕: 集成了ASIc芯片、主控mcU、蓝牙\/iFi模块、电池的紧凑型处理单元,可夹在腰带或战术背心上。

2. 算法熔炉:从“混沌”中提炼“意图” (李思远团队主攻):

“金矿”开掘: 陆军提供的 “金矿”数据库源源不断涌入——特种兵在负重奔袭、精度射击、夜间侦察、模拟对抗等真实战术场景下的同步脑电数据与精确动作\/状态标注。这是无价之宝!

“蜂群意志”炼金术:

预处理流水线: 开发自动化流程:去工频(陷波滤波)、去眼电\/肌电伪迹(独立成分分析IcA)、带通滤波(提取mu\/beta节律)。

特征工程: 共空间模式(cSp) 作为核心武器!利用“金矿”数据训练cSp空间滤波器,最大化不同运动想象(如左手vs右手)的脑电信号差异。效果: 经过cSp变换后,原本混沌的脑电信号在特定“脑空间”维度上变得泾渭分明!

分类之王:卷积神经网络(cNN):

将cSp处理后的多通道时空信号视为 “图像” (时间轴为横轴,空间通道为纵轴,信号强度为像素值)。

设计专用 1d-cNN架构(1维卷积更适合时序信号),卷积层自动提取深层时空特征。

使用海量“金矿”数据进行训练、验证和调优。

认知状态识别: 采用类似流程,但特征侧重功率谱(如theta波增强与疲劳相关)、复杂度指标等,分类器选用轻量级 随机森林(RF) 或 SVm。

“野战”适应性: 算法特别强化对 运动伪迹(头动、颠簸) 和 战场电磁干扰 的鲁棒性,利用数据库中的干扰样本进行对抗训练。

3. 系统集成与“人机磨合” (陈默统筹):

“灵犀”原型机组装: 将轻量化干电极端带、ASIc“脑电罕、加固平板电脑(显示反馈和设置)集成。

反馈设计: 识别结果通过平板上的 虚拟光标移动(对应运动想象) 或 颜色\/文字提示(认知状态) 反馈给使用者,形成闭环训练。

“训练营”开课: 在陆装所模拟训练场,首批选拔的 20名技术骨干官兵 成为“灵犀”的第一批学员。他们需要:

学习正确的“运动想象”方法(想象动作但身体不动)。

通过大量重复训练,让大脑产生更稳定、可识别的信号模式(神经可塑性)。

在模拟战术背景(噪音、有限照明、轻度运动)下使用系统。

初试啼声:戈壁滩上的“意念光标”

三个月后,西北某综合训练场。一场特殊的“人机协同”演示在张峰大校等陆军高层面前展开。

演示者:侦察连技术尖兵,上士吴超。他已接受“灵犀”系统训练超过50时。

任务:仅通过 运动想象,控制屏幕上的光标,依次点亮分布在四个角落(对应左、右、上、下运动想象)的目标灯。同时,系统实时监测并报告他的专注度。

场景1(静态): 吴超静坐,头戴“灵犀”头带,目光专注。屏幕上光标随着他清晰想象“左”、“右”、“上”、“下”而稳定、准确地移动到对应区域,点亮目标灯!专注度显示:高。 识别准确率 > 90%!延迟约250ms。

场景2(轻度干扰): 模拟战场噪音(枪炮录音)播放,训练场灯光昏暗闪烁。吴超额头微微见汗,但光标控制依旧稳定,准确率保持在85%以上。专注度显示短暂波动后恢复。

场景3(运动干扰): 吴超在低速行进(模拟战术移动)的装甲车模拟平台上操作。身体晃动带来显着运动伪迹。光标移动出现抖动和短暂失控,识别准确率降至75%左右,但仍能完成任务。专注度监测有效预警了一次因颠簸导致的分心。

演示成功! 虽然离完美还有距离(尤其动态环境下),但这是世界上首次在接近战场环境条件下,实现非侵入式bcI对多种运动意图的稳定、快速识别和认知状态监测!其便携性和实用性远超实验室设备!

张峰大校难掩激动:“好!好一个‘灵犀一点通’!这证明了思路可行!吴超,感觉怎么样?”

吴超抹了把汗,咧嘴一笑:“报告首长!开始像‘便秘’(想使劲使不出),练多了就顺了!就是颠起来的时候,得把‘想’的劲儿憋得更足点!”

家的灯火与“未来”的微光

元宵节当晚,陈默如约回到青河家郑餐桌上热气腾腾,摆满了母亲李秀兰拿手的菜肴和手工汤圆。父亲陈建国献宝似的拿出几个银光闪闪、异常轻盈的保温杯:“喏,‘青河’牌碳纤维保温杯!厂里用t40边角料做的,轻吧?保温效果一流!”

陈雪则缠着哥哥:“哥,我的‘暖流’护臂现在可听话了!你看!”她灵活地用左手做着康复动作,护臂电机轻柔辅助。“你的那个‘新玩具’呢?”

陈默笑着从包里拿出一个简化版的“灵犀”头带(仅4导联,连接手机App)。“来,爸妈,雪,试试这个。集中精神,想象左手或者右手在动,看屏幕上的车能不能听你的话!”

一家人好奇地戴上头带,盯着陈默手机屏幕上那个简陋的虚拟车程序。

陈建国想象“左手动”,车颤巍巍地左转了一点,老爷子乐得像个孩子:“嘿!有点意思!”

李秀兰不太习惯,试了几次没成功,陈默耐心指导:“妈,别真使劲,就想…”

陈雪学得最快,车在她“意念”下左右穿梭,玩得不亦乐乎。

陈默自己也戴上,一家四口的“意念车”在屏幕上笨拙而欢乐地碰撞、追逐…

灯光温暖,笑声满屋。这简陋的“玩具”背后,是戈壁滩上战士专注的眼神,是实验室里熬红的双眼,是捕捉人类思维火花的尖端科技。此刻,它只是带给家人片刻惊奇与欢笑的游戏。

“默啊,”李秀兰看着玩闹的儿女,轻声,“你这捣鼓的东西,妈不懂,但知道你是在做大事。就是…别太累着自己,常回家看看。”

陈默心中暖流涌动:“妈,放心吧。让咱们的日子过得更好,让像吴超大哥那样的战士少流点血汗,这就是我捣鼓这些‘玩具’最大的心愿。”

本章结尾:

联合实验室内,“灵犀”原型机的数据在屏幕上滚动。李思远指着一条曲线:“看,吴超在动态环境下的信号稳定性比训练初期提升了30%!神经可塑性在起作用!证明长期训练能显着提升bcI性能!”

陈默点头:“但这只是起点。识别种类、延迟、极端环境下的鲁棒性、长期使用的舒适性… 还有很长的路要走。”

他拿起那个为家人准备的简易“灵犀”头带,又看了看桌上“铁腕”护臂的图纸。一个构想逐渐清晰:

“‘灵犀’读懂意图,‘铁腕’提供力量… 如果把它们结合起来呢?用更稳定、更直接的‘意念’,去驱动更强大的外骨骼助力?” 他看向张峰大校:“张主任,下一步,我们是不是可以启动 ‘灵犀’+‘铁腕’的集成验证?打造真正的‘意念驱动’单兵辅助系统原型?”

张峰眼中精光爆射:“当然!名字我都想好了—— ‘钢流’! 让战士的意念,化作钢铁的力量!陈工,方案和需求,尽快拿出来!陆军全力支持!”

窗外,北国的寒风依旧凛冽,但实验室里,一股名为“意念钢流”的炽热风暴,已在酝酿升腾。从哈工大的灯光到戈壁的星光,从青河家中的欢笑到战士坚毅的面庞,“军工大摸底”的传奇,正向着人机协同的巅峰,发起新的冲锋。

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