1. 概覽
伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校(UIUC)工程專業(yè)的學(xué)生們利用NI LabVIEW開發(fā)了一個計算機輔助的通信設(shè)備，該設(shè)備可以將人的思想轉(zhuǎn)換為語音或命令，以實現(xiàn)計算機對輪椅或其它設(shè)備的控制。
該應(yīng)用展示了NI LabVIEW是如何為工程創(chuàng)新提供源動力的。
2. NI LabVIEW為工程創(chuàng)新提供源動力
邁克爾-卡拉漢——一名剛從伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校(UIUC)系統(tǒng)與企業(yè)工程項目畢業(yè)的學(xué)生，最近榮獲了享有盛譽的雷默森——伊利諾伊學(xué)生獎學(xué)金。該獎項肯定了卡拉漢的貢獻——他所開發(fā)的設(shè)備極大地幫助了受患于肌萎縮性側(cè)索硬化癥(ALS/ Lou Gherig病癥)、腦癱、脊柱損傷或其他神經(jīng)學(xué)紊亂的人群。該設(shè)備(被稱為“奧迪歐(Audeo)”)采集并轉(zhuǎn)換神經(jīng)信號，使得喪失語言或行動能力的患者可以通過這一方式進行溝通。卡拉漢與托馬斯-科爾曼以及其他UIUC的同事一起創(chuàng)立了他們自己的公司——Ambient公司，用來開發(fā)這一項目并將其推向市場。NI LabVIEW在這一過程中發(fā)揮了極其重要的作用。
奧迪歐設(shè)備支持對輪椅進行基于思想的控制。一個LabVIEW應(yīng)用程序構(gòu)成了這個基于筆記本電腦的原型構(gòu)造的核心部分，它采集來自圍繞在患者頸部的傳感器的神經(jīng)脈沖信號。一個定制的基于LabVIEW的算法處理并解析這些信號，生成適當(dāng)?shù)妮喴慰刂菩盘枴?/FONT>
奧迪歐是一個放置于患者頸部周圍的傳感設(shè)備。在工作過程中，它截取來自大腦的控制聲帶與聲道的信號。隨后，這些信號被發(fā)送至一臺計算機，并濾除所有背景噪聲，利用復(fù)雜的信號處理算法對其進行處理，再解析信號所表達的患者意念，生成語音。該語音信號可以直接輸出或用于控制外部設(shè)備，例如一臺電動輪椅。
“ALS患者或許可以輕微地嚅動嘴唇，但是他們無法從其肺部呼出足夠的氣流以產(chǎn)生可聽見的語音。但由于語音信號是由大腦生成的，所以即使他們無法發(fā)音，我們也可以解析這些信號并為他們創(chuàng)建語音”，科爾曼說。
借助于LabVIEW，該團隊已經(jīng)實現(xiàn)了多個原型設(shè)計來控制信號采集過程，并運用信號處理算法將神經(jīng)脈沖信號的采樣值轉(zhuǎn)換為輪椅控制命令或語言。
為了實現(xiàn)對輪椅的控制，系統(tǒng)需要識別有關(guān)方向的命令——前進、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)、停止等。為了實現(xiàn)這些功能，軟件從語言模式中識別那些特殊的命令，而不是處理數(shù)據(jù)以生成連續(xù)的語音。
連續(xù)語音處理策略允許用戶在操作的同時聽到操作所生成的語音，但這還處于研發(fā)過程中?！疤魬?zhàn)之一便是，”卡拉漢解釋道，“需要開發(fā)一個適用于每一個人的并且通用的數(shù)學(xué)方法轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，而不僅僅是針對某些特定的個體?！?/FONT>
這一任務(wù)需要復(fù)雜的信號處理算法，這些算法可以適應(yīng)隨個體和時間變化而不同的神經(jīng)脈沖模式。LabVIEW直觀的圖形化編程方式為整個開發(fā)過程提供了幫助，它協(xié)助卡拉漢與他的團隊利用實際信號和變化的算法與參數(shù)進行快速驗證。
“LabVIEW的這種圖形化的編程方式，簡化了整個開發(fā)過程，保證工程師們將主要精力放在工程創(chuàng)新上而不是編程細(xì)節(jié)?！?，卡拉漢說。他與他的同事在2005年使用LabVIEW編程實現(xiàn)了軟件部分，構(gòu)建了最初的原型系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上進行了重大改進。
開發(fā)人員在整個開發(fā)過程中繼續(xù)使用LabVIEW。卡拉漢與科爾曼已經(jīng)從眾多的個體中收集了大量的數(shù)據(jù)，并基于LabVIEW進行了系統(tǒng)開發(fā)，該系統(tǒng)可以生成類似轉(zhuǎn)換算法并在運行中評估其有效性。當(dāng)開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)了最優(yōu)的處理算法并確定了系統(tǒng)的具體設(shè)計參數(shù)時，他們希望將整個采集與處理工程用硬件實現(xiàn)，從而可以包含在奧迪歐設(shè)備內(nèi)部。通過這樣的方式，系統(tǒng)將不再需要外部計算機。
據(jù)介紹，最終將不僅僅是一臺設(shè)備，而是定位于大量不同用戶需求的一系列的設(shè)備。例如，一臺這樣的設(shè)備或許僅專注于語音的產(chǎn)生，而另一臺設(shè)備或許用于支持殘疾患者控制各種不同的設(shè)備，如輪椅、計算機或甚至移動電話等。
（轉(zhuǎn)載）
