21世纪生命科学前沿有哪些

21世纪生命科学前沿有哪些
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21世纪生命科学的最前沿——脑电生理学\x0d脑电波软件和配套产品开发计划徐瑞明\x0dEmail:xuruiming123@163.com,\x0dpcbw@sina.com\x0d一、立项目的及项目介绍\x0d保健和娱乐是目前投资的热点,信息技术更是投资的重要方向.本系列软件涵盖了保健、娱乐、信息技术三大方面,不仅可作用于人体产生明显的理疗保健之功效,而且可传递除声音和图像之外的多种感觉信息,如气味、温度、运动、触觉、痛觉等,产生超越目前所有媒体的更全面多样、更真实的效果,并且还可能实现人与计算机之间直接的信息交流.可以说本项目具有非常重大的科研价值、社会价值和经济价值,可以对社会发展起到重要的推动作用,研究成功后可产生的市场价值必然十分可观.这个项目主要分为三个阶段,已完成第一阶段.\x0d第一阶段：脑电波反馈等家用功能软件和配套仪器的开发.这套软件把脑电反馈作用于人体,从而产生特定的生理效应,起到健脑强身的作用.经试验,这种生物电反馈理疗法所产生的一些效果是惊人的,也是很有趣,很有价值的.如输出特定波形的脑电波到人体上后（可以电磁场和电流两种方式起作用）产生睡眠、清醒、放松、紧张、提高智商、加强记忆、调节代谢、协调发育、促进生长,健身、减肥等不同的作用.甚至可直接产生“快乐”的感觉用以调剂身心,或制成“脑电波空调”等软件或仪器,实现轻松“降温”或“制热”.在脑电波家用软件的基础上还可以进一步开发脑电波工业应用软件及仪器、社会（含校园）管理软件及仪器.\x0d第二阶段：脑电波多媒体影视、游戏、脑电波远程通讯技术的开发.如目前2003年在上海剧院试演的四维电影.但我们的这套影视游戏软件所能产生的综合感觉要比目前的四维电影的“第四维”感觉要丰富得多,复杂得多.本软件配合感觉头盔的使用能同时传递图像、声音、气味、温度、运动、味觉、触觉、痛觉等各种感觉信息,使电影和电子游戏更加引人入胜,也使将来的学生可以很真实、细致地学习科学知识,真实地了解这个世界,直接“闻”到各种花的香味、化学药品的气味,感受到动物皮毛、各种纺织品的不同手感,直接“看见”原子的结构、宇宙星河的美丽和广袤……而且还可以通过网络传递或刻录成脑电波多媒体影碟,从而促进科学教育事业的发展,同时提高人们的生活质量.如果把外界环境的图像和声音等信息转换为脑电波输入盲人、聋哑人的大脑中,使之能感知原所不能感知的精彩世界,使他们的生活更加方便,难道这不是对社会的一个重要贡献吗?\x0d第三阶段：人机交流、记忆开发软件和“脑网”的建设.以脑电波翻译软件为主,把脑电波信号转换为计算机可以显示出来的文字、图像、声音等信号,或者进行相反方向的转换,使人与计算机能够直接以脑电意识流信号交流信息,实现更简单、便捷的操作方式,甚至可以大胆地取消显示器,只保留主机和脑电波播放装置,用它来产生图像、声音等信号,彻底抛弃显示界面的限制.许多信息也可直接以脑电信号的形式储存于光碟、优盘、移动硬盘等存贮器中,使电脑更加接近于人脑,同时也使人脑可以通过脑电波接入计算机网络,并进一步组建成“脑网”,使信息查询更加迅速,人与机器交流更加方便.目前这方面研究已有重大突破,已经有德国、英国等几个国家宣布能把脑电波“翻译”成文字显示在电脑屏上,所能翻译的字符正在不断增加.并且美国、英国都发明了让残疾人通过脑电波进行操作的专用装置.如果把外界环境的图像和声音等信息转换为脑电波输入盲人、聋哑人的大脑中,使之能感知原所不能感知的精彩世界,岂不是很好?人机联网软件或芯片在火箭发射、载人航天,飞机舰艇控制、太空操作等重大项目中也有重要应用,使快速控制变得更简单——甚至连动一下手指的时间都不需要就可以完成控制了.并且在学习和记忆、远距离脑电波多媒体通讯、智能机器人、考勤、监控、测谎、报警、战争等许许多多方面都有重要应用的空间.可以说人机联网软件的商机极为丰富,市场前景无限广阔.\x0d--------------------------------------------------------------------------------\x0d2 21世纪生命科学的最前沿——脑电生理学\x0d二、基本技术指标和实施计划\x0d生物电反馈理疗软件直接记录了脑电、心电、肌电、针炙电流等多种生物电,并加工处理后合成软件.理疗脑电波记录又分成三种：4~7.3HZ的θ波,8~13HZ的α波、14~100HZ的β波.同时在软件中制订注册码程序、帮助文件,自动播放程序、界面文件、使用说明等.为配合软件使用还得购买目前市场上通用的标准生理电极或自制也可.最后将它们包装后进入市场销售.\x0d脑电波多媒体电影（四维电影）在录制时不仅记录声音、图像信号,并且记录同步的经放大加工处理的音频和高频脑电波信号即可.播放时可能需要“感觉头盔”之类的脑电波播放器,也可用音频天线播放音频脑电波.最简单的是采用印刷天线播放,把脑电波辐射电路直接制成电路板插入电脑主板中.还可制成脑电波通讯芯片置入手机中,实现脑电波多媒体通讯,同时在手机和装备了脑电波收一发装置的固定电话之间进行图像、声音、气味、温度、痛觉、触觉、味觉等多种信号的传递.\x0d在人机联网方面,目前英国科学家把USB接口元件及一些感应装置植入人体后出现的“电子人”即把人机联网在生活中的种种便利充分地展现在世人面前,但还不全面.文字处理是人机联网的一个瓶颈,也是目前“电子人”还不完善的一个重要方面.可在以后的研究中慢慢解决.目前上海中科院在网络上宣布已能处理2000个以上汉字,由此可见文字处理功能进入现实中的脑电波应用方面并不是梦想.在这方面可以联合高等院校合作开发.其实就其原理而言也并不是很难,只是记录与字符对应的脑电波序列,使之实现一一对应关系罢了.软件只是使这种对应关系易于操作.可将之与目前应用较多的语音处理软件相比,如汉王科技公司的语音输入软件,朗读软件.只是脑电波多媒体翻译软件要比语音处理软件复杂得多,要处理从几十HZ到MHz的多种脑电波直接序列信号,可在脑电波多媒体电影和游戏的基础上进行开发,充分利用第二阶段中积累的大量的脑电波多媒体信息.其中人机联网软件的简单功能如脑电波多媒体文档的储存、编辑、播放均可以脑电信号的方式直接储存和加工处理.可以说人机联网软件的开发也只是一个时间问题.\x0d在中低频脑电波信号的采集、储存和加工处理可采用通用的WAV格式,也可转换成MP3等音频格式.目前市面上有多媒体/音频处理软件大多数都可直接用来采集和处理脑电波信号.在采集信号的基础上可建立脑电波等生物电波形数据库,还可刻录成光盘储存.由于部分脑电波感觉信号信号强度微弱且离散度很高,频率分布广泛,空间频率可高达MHZ级,类似于直接序列频谱,所以对它进行加工和信号分析的操作显然还需要更专业的软件.目前各高校使用的电生理学软件也只能处理低频段生物电信号,这种人体微波段直接序列频谱信号可分流后用微波检测分析仪进行信号加工和转换等操作.实验已经表明有线、无线的通讯网络都可以传递这种脑电波直接序列频谱信号,目前的难题在于如何捕捉并极大地放大这种信号,使目前的通讯系统可以比较方便地用于脑电波多媒体通讯,以及记录和加工处理这些信号用以合成脑电波多媒体电影和电子游戏.由于这种信号的放大和分析工作与通讯信号的放大、分析工作并没有太大的区别,应该能够把它攻克掉.