江西林业科技

社会上有些职业是肩负着很多人生命安全的职业，比如公共交通工具的驾驶员。他们手下的每个操作都经过职业训练，并且有多重保障确保运输工具的安全。然而，凡事总有意外，一些人为因素可能会打破安全平衡，发生事故，比如疲劳驾驶。

为了确保安全，需要保证这些人员上岗和工作时身心指标正常。不过，身体是否健康可以通过定期体检监测，但是心理活动是否正常通过肉眼观察则很难掌握。

近日，在上海召开的工业博览会中，某科技公司就推出了一款可以监测佩戴者精神状态的“安全帽”。

“神奇”的帽子

人类对脑电波的研究由来已久，但此前基本集中于高端的研究领域，很少在日常生活领域见到。然而随着科技的发展，特别是柔性材料的成功应用，让不少以前遥不可及的科技成功落地，这款智能安全帽就是其中之一。

该科技公司总经理马清宝曾在接受媒体采访时介绍，公司刚成立时就想主打脑电波监测的产品，但是由于脑电波采集的技术门槛较高，在研究领域应用时“脑电图接触的是整个头部，采集点很多，而可穿戴设备不可能设置这么多的接触点，因此数据准确度受到很大限制”。

也是在两三年前，首块柔性锂电池诞生在美国西北大学，通过视频可以看到，一块近乎透明的材料中亮着一盏红色的LED灯，不论材料两侧的人如何用四只手拉扯，LED灯一直保持通电的状态。这种柔性材料里包含着纵横交错的电子元件，让以前收集脑电波时使用的烦琐设备变得更小。

进而，柔性材料也可以被设计为包裹大脑的形状，里面安装了芯片，被紧贴在安全帽上，一举解决了小体积多点的监测限制。

当然，要想监测高铁驾驶员的脑电波情况，光靠安全帽还不够，与之配套的是一块安全手表，内置3D加速度传感器。这种传感器被广泛应用于手机，能够同时测量三个方向上的加速度，可以监测佩戴者的动作。

安全帽中的芯片和安全手表将采集到的信息均通过无线发送至车载控制器，并通过车载控制器预处理后统一上传至云端数据中心。然后，云端数据中心会对所采集的动作行为信息、脑电信号进行分析处理，并根据后台制定好的数据，判断佩戴者行为及精神状态。如果云端数据中心处理结果发现异常，会即时将分析结果变成处理指令，再反向送达至芯片和安全手表，对佩戴者发出指令或进行报警。

简单信号有大作用

“这应该属于脑电波信号中比较简单的应用方式。”北京大学脑科学与认知科学中心主任、心理学系教授周晓林告诉《中国科学报》记者，“监测的内容也是针对精神状态，比如疲倦等。”该公司员工也表示，如果司机行为异常或有疾病等发生，这套系统可快速让后台了解，甚至在远程让列车刹车确保旅客安全。

虽然，很多操作系统已经逐步摆脱人工时代，但是这种人机系统作业方式的技术和信息的密集化，让机器设备的关键部分更依赖操作人员，这就要求操作人员保持警觉性作业。实际上，根据国际上权威机构的事故统计数据，由人的失误造成的安全事故比例重大，其中作业疲劳作为人的基础不良状态极易诱发人的行为和决策失误，最终可能诱发安全事故。比如美国国家公路交通安全管理局（NHSTA）曾经保守估计：每年有10万起交通事故是由驾驶员疲劳引起的，造成1500人死亡，71000人受伤，125亿美元的经济损失。而美国国家睡眠基金会2004年的民意调查结果显示, 60%的成年司机（约1.68亿）承认自己曾疲劳驾驶，其中37%（1.08亿）的美国人曾在方向盘上睡着。

“这类的设备就是提醒的作用，让人从疲倦的状态中恢复，避免人祸的发生。”周晓林表示。

关注大脑

据悉，目前这家公司已经初步和上海铁路局达成了意向，将于近期在部分高铁、动车和货车线路上由列车司机进行测试。

其实，在脑电波应用的领域中，这种产品只是“初露锋芒”。“很多与生物反馈相关的领域都可以应用脑电波相关科技，比如儿童学习、飞行员训练等。”周晓林告诉记者。

今年7月，一辆经过改装的宝马i3汽车就实现了脑电波驾驶。来自Money Super Market公司的研发小组先将这辆宝马车的驾驶员座位替换成一个可以根据指令踩刹车和转动方向盘的机械装置。然后研究人员给驾驶员带上一个脑电图神经头罩来监测其脑电活动，同时训练驾驶员远程驾驶这辆汽车。但是这并不是简单的向左向右指示，而是通过训练中给每个指令关联一个确定的思维模式。比如，通过训练，软件可以将一个人想着一个漂浮气球关联到向左转。当这个定制软件确立了每个指令的大脑信号，它向车内的机械装置发送一个射频信号，机械装置再根据指令执行动作。

虽然脑电波应用前景颇广，但是因为大脑的功能比较复杂，人类对其认知有限，且脑电波信号收集并不容易，也注定了可穿戴设备在脑电波信号采集上依然有很长的路要走。或许将来，人们可以完全凭借意志就能完成汽车驾驶、家务甚至工作。

《中国科学报》 (2015-11-27 第8版 新知)