日前，2023世界机器人大赛在北京精彩落幕。在这场科技盛宴中，北京邮电大学张洪欣教授团队开发的世界上第一款脑机“象棋”系统荣获2023世界机器人大赛十大创新成果奖。

图：北邮脑机“象棋”获十大创新成果奖

世界机器人大赛由中国电子学会主办，是一个展示科技创新和机器人技术的国际平台，被誉为机器人界的“奥林匹克”。每年都会吸引来自全球20余个国家的20余万名选手参赛，是全球范围内规模最大、影响最广的机器人赛事。

在2023世界机器人大会现场，张洪欣教授团队开发的世界上第一款脑机“象棋”系统受到了广泛关注。

图： 陆建华院士与我校脑机“象棋”系统

研发团队进行现场交流

图：人民日报海外版报道“脑机”象棋系统

图：观众体验脑机“象棋”系统

将装有凝胶式电极的脑电头带佩戴在体验者头上，体验者只需集中精力，注视具有不同频率闪烁的棋子以及可选路径就能够进行选子、落子、悔棋、认输、求和等操作。如此具有吸引力的项目一定也让你兴趣盎然吧？快来，邮邮为你全面揭秘该项目的系统原理及亮点技术~

脑机“象棋”系统是一种在单人或者双人同屏的情况下，利用实时脑电实现“象棋”功能的脑-机系统，通过双人脑电数据的同步采集和实时处理，实现了人脑“意念”象棋对决。被试者通过注视刺激屏幕中不同频率的象棋棋子，诱发被试者脑电信号，发送给中控端进行象棋逻辑处理，进而改变刺激界面刺激状态。充分发挥“脑机接口”技术和人类在认知、视觉、感知觉等信息处理方面的优势，实现了“人工智能+人”既优于“人工智能”又优于“人”的效果。

脑机“象棋”系统综合应用人工智能、人脑智慧等先进技术，实现了对脑电信号的准确控制和高传输信息速率。其中，刺激子系统负责刺激界面的呈现以及信息的视觉反馈，由视觉刺激生成模块、视觉刺激控制模块、通信子系统模块、语音模块、日志模块以及具体应用构成。为了保证足够精确稳定的刺激频率，刺激界面采用Unity游戏引擎开发制作。信号处理子系统主要包含通信模块、EEG信号接收模块、EEG信号处理模块、应用模式控制模块以及应用模块。脑机信号采集模块与算法模块采用数据堆栈池进行异步隔离，采集模块与中控模块之间通过消息队列栈进行异步隔离。所设计的基于脑电控制的中国象棋系统，结合稳态视觉诱发电位（Steady-State Visual Evoked Potential，SSVEP）范式对中国象棋系统游戏模式、象棋棋子以及落子位置进行选择。让玩家能够通过脑电波直接给象棋下达控制指令，无需手指、语音等指令控制的方式，实现大脑对象棋进行控制。

图：脑机“象棋”系统框图

图：脑机“象棋”系统原理图

实验初始界面有两个刺激选项，单机模式和退出游戏分别设定为8HZ和8.2HZ。当被试者选中单机模式后刺激界面跳转至人机或者双人对弈模式选择界面。被试者选择人机模式后，刺激界面跳转至人机对弈刺激界面。棋盘右侧有三个可选刺激项，分别为悔棋、重玩、以及返回。悔棋可以返回被试者上一步操作，重玩可以使被试者重新开始人机对弈，返回使得象棋界面跳转至模式选择初始界面。棋盘中有16个可选的棋子，当被试者选择某个棋子后，刺激界面会出现该棋子可走的可选位置以及可以吃掉的敌方棋子。红方棋子从“兵”开始从左至右到“车”为止，刺激频率从8HZ开始以0.2HZ增长，可选位置刺激频率则是以最后一个棋子的刺激频率为基准，在此基础上以0.2HZ增长。

脑机“象棋”系统使得中国传统文化瑰宝和现代脑机接口技术深度融合，有利于脑机接口技术的普及和中国象棋的传播。

图：象棋棋子选择界面

图： 象棋路径选择

除此之外，北京邮电大学作为承办单位之一还联合主办了BCI脑控机器人大赛（2023世界机器人大赛设共融机器人挑战赛、BCI脑控机器人大赛、机器人应用大赛、青少年机器人设计大赛共四大赛事）赛事。北京邮电大学张洪欣教授科研团队承担了BCI脑控机器人大赛技术赛脑机接口云平台的设计与开发工作。为了表彰北邮对2023世界机器人大会作出的突出贡献，世界机器人大会授予北京邮电大学特殊贡献奖，授予张洪欣、杨晨老师等优秀指导老师奖。