電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報(bào)道 ?最近，Meta旗下著名硬件部門Reality Labs開發(fā)了一種新型的通用非侵入性神經(jīng)運(yùn)動(dòng)接口，用一個(gè)手環(huán)收集生物信號(hào)，只需要手腕一動(dòng)，就能完成豐富的人機(jī)交互操作。該成果發(fā)表在Nature期刊上，并詳細(xì)介紹了這種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式。（https://www.nature.com/articles/s41586-025-09255-w）
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研究團(tuán)隊(duì)指出，當(dāng)前的人機(jī)交互存在明顯的局限性，現(xiàn)有計(jì)算機(jī)輸入方式（鍵盤、鼠標(biāo)等）依賴設(shè)備，在某些場(chǎng)景下不適用；手勢(shì)識(shí)別的操作，容易受遮擋影響；侵入式腦機(jī)接口(BCI)雖有潛力，但高帶寬通信僅通過侵入性接口實(shí)現(xiàn)，且需要為單個(gè)個(gè)體定制解碼器；非侵入式 EEG信號(hào)質(zhì)量低、泛化差，限制了實(shí)際應(yīng)用；現(xiàn)有肌電(EMG)系統(tǒng)也面臨姿勢(shì)變化魯棒性差、電極位移、跨會(huì)話和跨用戶泛化能力不足等問題。
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論文提出并驗(yàn)證了一種基于表面肌電圖（sEMG）的通用非侵入性神經(jīng)肌肉接口技術(shù)，通過收集數(shù)千名（最多4800名）參與者的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，構(gòu)建了可跨人群泛化的 sEMG 解碼模型。該模型在連續(xù)導(dǎo)航任務(wù)中實(shí)現(xiàn) 0.66 次 / 秒的目標(biāo)獲取，離散手勢(shì)任務(wù)中達(dá) 0.88 次 / 秒的檢測(cè)速度，手寫輸入速度為 20.9 詞 / 分鐘，且通過個(gè)性化優(yōu)化可將手寫解碼性能提升 16%。這是首個(gè)無需個(gè)性化校準(zhǔn)即能實(shí)現(xiàn)高帶寬交互的神經(jīng)運(yùn)動(dòng)接口，為人類和計(jì)算機(jī)交互提供了新方向。 ?
在硬件方面，Reality Labs開發(fā)的sEMG研究設(shè)備采用了干電極、多通道（48 個(gè)電極，16 個(gè)雙極通道）、2kHz 采樣率、低噪聲（2.46μVrms）、無線藍(lán)牙傳輸、續(xù)航超 4 小時(shí)，4 種尺寸適配不同腕圍。同時(shí)電極間距接近前臂 EMG 信號(hào)空間帶寬（5-10mm），電極間隙適配尺骨位置，可檢測(cè)細(xì)微肌電信號(hào)，通過靈活關(guān)節(jié)連接的機(jī)械結(jié)構(gòu)確保電極與皮膚的穩(wěn)定接觸。
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技術(shù)的基礎(chǔ)是利用肌肉電活動(dòng)作為神經(jīng)信號(hào)的高信噪比窗口，sEMG信號(hào)源自運(yùn)動(dòng)單元?jiǎng)幼麟娢?MUAPs)的總和，反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)指令。
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信號(hào)處理與機(jī)器學(xué)習(xí)上引入了“MPF features”，采用創(chuàng)新的深度學(xué)習(xí)架構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)不變性模塊(rotational-invariance module)；LSTM層與全連接層結(jié)合；參考語音識(shí)別技術(shù)，采用Conformer架構(gòu)(結(jié)合CNN和Transformer)；應(yīng)用SpecAugment數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)。
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最終Reality Labs實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)通用的sEMG解碼框架，突破了以往EMG系統(tǒng)需要個(gè)性化定制的限制，成為首個(gè)兼具非侵入性、高性能和跨人群通用性的神經(jīng)運(yùn)動(dòng)接口。
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在通用模型的基礎(chǔ)上，通過簡(jiǎn)單的微調(diào)，還能夠大幅提高識(shí)別準(zhǔn)確率。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)對(duì) 40 名參與者，使用 1-20 分鐘個(gè)人數(shù)據(jù)微調(diào)通用模型，可降低手寫任務(wù)的字符錯(cuò)誤率（CER）。20 分鐘個(gè)人數(shù)據(jù)可使基于 6400 名參與者訓(xùn)練的模型性能提升 16%，且對(duì)通用模型性能較差的用戶提升更顯著。
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小結(jié)：
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Reality Labs這項(xiàng)通用非侵入性神經(jīng)運(yùn)動(dòng)接口技術(shù)，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于首次實(shí)現(xiàn)了非侵入性、通用性、高性能和跨人群通用性的神經(jīng)運(yùn)動(dòng)接口，無需依賴額外設(shè)備，不受遮擋、光照等環(huán)境影響，實(shí)現(xiàn)無縫、自研的交互，為未來的人機(jī)交互帶來了新的可能性，在智能手表、眼鏡等移動(dòng)設(shè)備，以及臨床康復(fù)等場(chǎng)景都有很大的應(yīng)用空間。