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复旦学子首创意念控制无人机,让我脑洞大开谈
分类:摄影技术

在追赶科技的马拉松比赛里,IT业无疑是跑得最快的——从苹果手机到谷歌眼镜,从马克·扎克伯格到马云,科技改变生活的力量通过这个行业让我们切身感受得到。汽车业似乎就跑得慢了一点,但不知不觉中,“电动汽车”、“自动驾驶”“车联网”这样的词也时不时地蹦跶到我们耳边,似乎这个传统力量稳固的工业时代的行业,也正在经历着某种变化。

在好莱坞科幻大片《阿凡达》《钢铁侠》里,当普通的人类穿上一套神奇的甲胄后,人脑立刻与超级机器相通,可上天入地且无坚不摧。近日,在西安举办的首届中国研究生未来飞行器创新大赛上,好莱坞的科幻变成了现实由复旦大学研究生组成的一支团队,设计了一款灵魂出窍:基于意念手势协同控制与虚拟现实技术的微型飞行器设计,人体感观可以借助无人机飞越天空。该作品获得大赛一等奖。

我记得通用曾经在2012年的上海世博会上用一个展览馆的空间,来描绘2020年时的上海交通。我觉得那个看起来倒是有点像小时候看的《小灵通漫游未来》——虽然通用真的做出来了那样的车,但似乎2020年还是不太可能实现。

目前市面上大多数无人机仍是利用传统手持遥控器进行操作,而复旦学生团队研制的灵魂出窍最神奇之处就在于控制它的竟是人的脑电波,于是,无人机与人体合一。

要说脑洞大开的话,葱哥在这方面也是高手。“脑洞大得能跑火车”,说的就是我这类人。对于未来可能出现的汽车科技,我觉得有2点规则是必须遵守的:第一,可能性;第二,实用性。对第一点的要求,就是这个技术必须现在已经出现,而不是只存在理论可能。对于第二点的要求,就是这个技术必然能很大帮助汽车工业前进一步。这里我就不再谈什么电动还是混动,也不谈热门的车联网和自动驾驶——这些话题都已经老了,不如我们来聊聊那些可能让我们变成超级英雄的技术?

这套飞行装置使得操作者只需要戴上眼镜想一想或者手一挥,就能像鸟儿一样采用全新的角度去探索一些平常难以看到的地方,同时也可以给不方便活动的残障人士提供一种全新的方式来认识世界。学生团队成员之一崔雪扬在项目报告书里描述的这套飞行装置,包括一个MindWaveMobile脑电耳机、一个Myo臂环、一副虚拟现实(VR)眼镜、一架六轴飞行器以及搭载的云台和同步摄像头。

变身钢铁侠:虚拟现实技术

将同步摄像头安装在飞行器底部,拍摄飞行器视角下的三维立体影像,通过虚拟现实(VR)眼镜将三维影像实时投射到眼前,佩戴者即可体验全三维再现环境。同时用户佩戴非侵入式脑电传感器和可以读取佩戴者前臂肌肉运动的腕带,通过集中精力来控制飞行器的上升,放松状态控制飞行器的下降,通过手势左使飞行器向左飞行,手势右使飞行器向右飞行,手势五指伸开使飞行器向前飞行,手势握拳使飞行器向后飞行。通过头部俯仰和左右转动控制摄像头的倾斜角度。

虚拟现实技术,英文名Virtue Reality。它主要是通过计算机模拟真实世界的物体,“创造”出一个与真实世界极度相似的世界,让用户可以触摸、控制和改变这个世界的物体,得到良好的体验——相信玩过《魔兽世界》和《Minecraft》的大多能理解这个概念。

如此,佩戴者仿佛能灵魂出窍人虽站在地面眼睛却飞上了天空,通过自己的思维活动和手势指挥,亲眼看到了无人机在空中的广阔视野。

事实上,目前虚拟现实技术已经大量在汽车业运用了,只不过我们一般看不到。比如在汽车设计阶段,通用公司可以用虚拟现实软件为设计师投影出真实比例大小的车体和零件。设计师可以围绕这部尚未制造出来的汽车走动,观看每一个细节,甚至坐进车里观察内饰布局的合理性。

这看似科幻的背后却有着坚实的科学理论基础。人的大脑是由数以万计的针尖大小的神经交错构成的。神经相互作用时,脑电波模式就表现为思维状态。每当神经活动时都会产生轻微的放电,放出的电通过脑电波技术医学上称为脑电图就可以测量得到。不同的神经活动会产生不同的脑波模式,例如沉睡中的人大脑中会产生大量的delta波,而当一个处于警觉和清醒状态的人集中思考一件事时,大脑就会产生大量的beta波。我们的设计就是通过集中精力来控制飞行器上升,放松精神来控制飞行器下降。复旦团队负责人傅军介绍。

在制造上,虚拟现实技术可以在进行装配之前对所有的生产要素进行建模,然后工程师可以在这个虚拟世界里实际装配生产一次,看看有没有问题。日产曾用虚拟现实软件“试线”,模拟从仪表板上拆除气囊组件,这时发现挡风玻璃碍事,总装线上的工人得窝着脖子干活,由于预先发现了这一问题,并得到了及时解决,避免了正式生产时的麻烦。

甚至在汽车碰撞试验和风洞测试中,虚拟现实技术也可以大量替代实际测试,从而大大减少试验成本——不用撞毁真的汽车和假人了,而且可以多次重复。

不过,目前却还没有任何一家厂商,将虚拟现实技术运用到驾驶汽车上来。确实,按照传统的想法,“虚拟现实”或许只能用于培训驾驶员,运用到真实的驾驶中几乎是在生产马路杀手。但是,如果你关注谷歌眼镜,以及最近一个名为META的虚拟现实眼镜,那么你会觉得,其实这种实时的互联交互对于开车来说意义是非常大的。

原因?你不妨去看看《钢铁侠》。还记得高富帅Tony Stark怎么控制高速飞行中的钢铁侠盔甲吗?J.A.R.V.I.S,没错就是这个叫做贾维斯的沉着冷静又略萌的人工智能。

与苹果Siri最大的区别是,这个人工智能不仅能帮快速调出各种数据,还能实时投影在Tony的眼前,而且所有的投影都是可以操作的。这种技术目前已经不再是问题,谷歌眼镜可以在你眼前投射出地图,可以用说话来控制它拍照,而META眼镜则可以识别你现实中的手和其他部位,并且让它们可以互动。

想想看,如果这个技术被应用到汽车里,你的汽车就不需要在中控台上装上一块屏幕了。你可以按照你的喜欢,把汽车内饰用胡桃木和旋钮装饰成最古典的样子,而你的挡风玻璃上会适时出现各种信息——面对岔路,你要走哪条?放心,透过玻璃,正确的那条路会高亮显示。前面可能会有危险,不容易看清?放心,玻璃上会给你标示出红圈,指出危险所在。所有虚拟信息都将和你看到的现实路况结合,在不干扰驾驶的前提下最大限度地给你以辅助——嗯,就好像你是钢铁侠一样!

变身万磁王:脑波控制技术

看到这个标题,可能很多人都认为葱哥是吃多了,或者是入了邪教了。但是——脑波控制技术是确实存在的。你一定知道医院有做脑电波这一项检查,脑电波(Electroencephalogram,简称EEG)是是大脑在活动时,脑皮质细胞群之间形成电位差,从而在大脑皮质的细胞外产生电流。它记录大脑活动时的电波变化,是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映——简单来说,大脑活动就是一种生物放电反应,跟电鳗放电从本质上来说是一样的。

有放电反应,当然必然就可以有利用的方法。事实上如今研究脑电波控制的机构越来越多,也有许多相对成熟的产品推出。比如有一款名为EMOTIV INSIGHT的头箍,可以检测到你的脑电波行动,并可以通过它来控制遥控直升机或者遥控车:你头脑里想着上升,直升机就会上升;想着朝前跑,遥控车就会朝前跑。在上海的一个“创客嘉年华”上,我也曾亲眼目睹过另一款由脑电波控制的四轴直升机,未经训练的小朋友,都可以很快地用意念使它飞起来——听起来是不是有点像《X战警》里的万磁王?

而脑波控制技术应用在交通工具上,其实也已经有人尝试了——那就是丰田。丰田曾与日本理化研究所一同推出过一款脑波控制的电动轮椅,可以让人用大脑发出前进和转向的命令,响应时间仅为1/8秒。如果要紧急停止,那么你需要抽动面部的肌肉!不得不说,这种技术对于全身瘫痪的患者来说是个巨大的福音——他们不需要别人的帮助也可以四处溜达了。

至于未来,我相信脑波控制技术一定会在汽车上有更大的发展。比如在安全方面,我们知道从眼睛看到危险到脚踩下刹车,一定是有相当长的一段反应时间的。如果脑波控制技术成熟了,那么在大脑发出“停止”命令的同时,汽车的刹车就能够快速感应到并刹停,那么或许可以避免相当大的事故发生。

此外,“无钥匙进入”技术或许会变得更加安全,你甚至不再需要一个真正的汽车钥匙,你可以想着“开门”,车门就会打开;想着“点火”,汽车就会启动。而配合自动驾驶技术,脑波控制会有更大应用范围——你下车之后朝着自己的车点下头,脑袋里想着“去给自己找个车位”,汽车就自己跑去找车位了。啊,多美好的未来!

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