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    前列学术期刊《科学》旗下的ScienceRobotics本月19号刊登了脑机接口（BCI）领域的一项突破成果。美国卡内基梅隆大学的贺斌教授带领其研究团队与明尼苏达大学合作，成功开发出款非侵入式的意念控制机械臂，能够连续跟踪随机运动的计算机光标。这项技术将帮助众多瘫痪患者和运动障碍患者提升生活质量，也有望为普通人群带来的应用。用意识控制物体似乎一直是科幻电影中才会存在的超能力其实，科学家们早已将这种超能力带到了我们的现实生活中。不过，成功控制诸如机械臂之类设备的脑机接口技术都要通过手术在人的脑部植入电极、芯片等。史上较早成功的非侵入式意念控制机械臂现在，卡内基梅隆大学（CMU）生物医学工程系教授贺斌团队开发出了一种可与大脑无创连接的脑机接口，能让人用意念控制机器臂连续、快速运动。▲用户使用BCI控制机械臂稳定、连续跟随移动的光标据悉，在二维平面控制光标移动的传统任务中，相比非侵入式BCI，这种新型的BCI学习效果提高了近60%。研究人员还开发了一个更接近现实使用的情境，也就是由用户采用运动想象来连续追逐随机移动的光标，这个任务的学习成绩提高了5倍以上。论文地址：创和无创的脑机接口连接人脑和机器的其中重要一步是获取电信号。

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    以了解神经系统的工作方式。果蝇是生物学上公认的一种研究动物，果蝇的大脑更是近来研究的主要目标对象。截至目前，已有八项诺贝尔奖授予了果蝇相关研究，这些研究推动了分子生物学、遗传学和神经科学的发展。果蝇研究的重大优势在于它们的大小：与老鼠大脑（1亿个神经元）、章鱼大脑（5亿个神经元）或人类大脑（1000亿个神经元）相比，果蝇大脑相对较小（只有10万个神经元）。这种优势使得研究人员更容易将果蝇大脑作为一个完整回路来研究。40万亿像素下的果蝇大脑重建，任何人都可以交互浏览。40万亿像素下的果蝇大脑自动重建谷歌在霍华德·修斯医学研究所的合作者将果蝇大脑切分成数千个40纳米的超薄切片，并且使用透射电子显微镜生成每个切片的图像（由此产生了40万亿像素以上的果蝇大脑影像），然后将2D图像排列对齐形成完整果蝇大脑的3D图像。这项研究用到了数千块谷歌CloudTPU和泛洪算法网络（Flood-FillingNetwork，FNN），后者能够自动跟踪果蝇大脑中的每个神经元。虽然该算法大体上运行良好，但研究人员发现，当对齐效果不完美（连续切片中的图像内容不稳定）或切片和成像过程存在问题导致多个连续切片缺失时，该算法的性能会下降。为了应对这些问题。

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   研究人员将泛洪算法网络与以下两个处理流程相结合：其一，研究人员估计了3D图像各位置切片之间的一致性，然后在FFN跟踪每个神经元时确保各位置图像内容的稳定性；其二，研究人员使用Segmentation-EnhancedCycleGAN（SECGAN）计算出缺失图像的近似图。SECGAN是一种专门用于图像分割的生成对抗网络。研究人员发现，当使用SECGAN幻觉图像数据时，FFN能够更加鲁棒地跟踪多个缺失切片的位置。果蝇大脑在Neuroglancer的交互式可视化使用3D图像重建大脑之后还有一个问题，就是怎么展示：当图像包含上万亿像素时，可视化显得极其重要和困难。受到谷歌新可视化技术的启发，研究人员设计了一种可扩展且功能强大的工具。目前，任何有浏览器且支持WebGL的设备都可以前往观察该研究的开源结果。它以Neuroglancer技术呈现：歌表示，这项技术可以帮助人们展示PB级的3D内容，并支持很多高级功能，如任意轴横截面的重新拼接、多分辨率网格，以及通过Python开发自定义分析任务的强大能力与Python集成。研究展望谷歌表示，其在HHMI和剑桥大学的合作者们已经开始了基于该研究的进一步探索，尽管目前的研究结果还不是真正的神经元连接图——建立连接组还需要识别突触。

    13年前，正在新加坡科学院数据存储研究院从事信息存储的施路平做梦也没有想到，自己的大胆设想在不仅成为了现实，还登上了8月1日发表的《自然》封面。谈及当下热的话题，人工智能无疑是其中之一。要想抓住发展人工智能的机遇，必须在芯片上做到自主可控。近日，清华大学类脑计算研究中心教授施路平团队研发了一款类脑计算芯片“天机芯”，有望促进人工通用智能发展。“该芯片是面向人工通用智能的世界异构融合类脑计算芯片，实现了中国在芯片和人工智能两大领域《自然》论文零的突破。”谈及该成果，团队成员充满骄傲。人脑＋电脑＝类脑13年前，公众对人工智能的认识既没有如此深刻，也不像这样对它抱有那么大的期待。传统的信息存储大多通过物理手段将器件体积做小，继而推动技术发展。“过去无论存储器也好，CPU也罢，它们的发展驱动力都是物理微缩。10年、20年后可能会缩小到几纳米，但是缩到不能再小之后呢？”2006年，施路平对这个问题进行了深入思考。他的答案是，计算机发展会改变信息计算存储方式，而这需要新的发展思路。在某种程度上，人脑和电脑是互补的。施路平告诉《中国科学报》，从计算和存储的速度和精确性来说，人根本不是计算机的对手；

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    RandomForestclassifier）进行情绪分类。研究的实际效果可以针对一个给定的人走路的RGB视频利用三维人体定位技术来提取一组3D步态，然后从步态中提取上述特征，用随机森林分类器进行情感分类，准确率可达80%。研究方法概述情感特征计算情感特征计算包括两方面：姿态特征和运动特征。姿态特征包括：Volume、Angle、Distance、Area四个向量。运动特征包括：Speed、AccelerationMagnitude、MovementJerk、Time四个向量。将姿态特征和运动特征结合起来，生成情绪特征。数据集训练所使用的数据集一共有六个：（EmotionWalk）是研究人员新自己采集的数据，他们从大学招募了24名志愿者，并且让他们模拟不同的情绪走路，再用相机记录下来。收集后的数据还可以使用GANs来生成新的人类动作的关节序列。EWalk数据集监督分类研究人员使用了LSTM（LongShort-TermMemory）网络来监督分类。LSTM网络是具有特殊“记忆单元”的神经网络，它可以存储任意时间步长的数据序列中特定时间步的数据值。因此，LSTMs对于捕获数据序列中的时间模式，然后在预测和分类任务中使用这些模式非常有用。LSTM训练过程为了监督分类，LSTMs像其他神经网络，是用一组训练数据以及相应的类标签来训练的。然而。

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    但对于一些不确定的思考型问题，人脑有着不可替代的优势。“计算机是把多维空间的信息转换成010101的一维信息流。CPU主频越来越快，换句话说它主要利用的是时间复杂度。人脑，尽管还有太多的未知原理，但一个神经元可以连接一千到一万个神经元，即将信息从多维空间扩大到了一千到一万维。换句话说，它利用的是空间复杂度。同时，人脑利用脉冲来编码，又利用了时空复杂度。”施路平说。如果在现有计算机时间复杂度的基础上，提高空间复杂度和时空复杂度，岂不两全其美？经过讨论，团队一致认为实现人机融合的类脑计算是比较好解决方案之一，而首先要做的，是发展一个二者融合的计算平台。在人工智能路上“沿途下蛋”2012年，施路平放弃了新加坡的优渥待遇，接受了时任清华大学人事主管邱勇（现清华大学校长）的邀请，加入清华大学参与创建类脑计算研究中心。“这是一个非常有前途的领域，但也极具风险和挑战性。”施路平说，团队制定了目标，即发展类脑计算，支撑人工通用智能。“因为我们做的不是仿脑，不需要模仿人脑的一切。我们做的是类脑，是借鉴脑科学的基本原理，凝练出一些指导计算架构发展的新规律。”施路平介绍，在此基础上。

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