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基于动态视觉范式与实时反馈校验的脑控机械臂

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机械工程学报 2023年第21期59卷 157-166页

作者：张德雨刘思宇张健闫天翼吴景龙明致远北京理工大学机电学院北京100081 北京理工大学生命学院北京100081

提出了一种应用于脑控机械臂的动态脑控视觉范式以及实时反馈的脑控指令校验方法,并基于该范式及方法实现了一套脑控机械臂系统。相比于当前广泛采用的固定视觉刺激,使用者通过注视不同位置控制机械臂末端运动过程的控制实现方法,提出... 详细信息

提出了一种应用于脑控机械臂的动态脑控视觉范式以及实时反馈的脑控指令校验方法,并基于该范式及方法实现了一套脑控机械臂系统。相比于当前广泛采用的固定视觉刺激,使用者通过注视不同位置控制机械臂末端运动过程的控制实现方法,提出的视觉范式基于动态刺激标签输出面向控制对象的脑控指令。该指令结合机械臂的自主空间运动,实现了基于脑-机协同下的快速抓取。同时,针对面向运动过程脑机接口中脑特征识别准确率低,系统鲁棒性不足的问题,提出了一种实时反馈校验方法,基于该方法对系统使用者的意图进行校验,可有效提升脑控机械臂对人类意图识别的准确率。实验结果表明,研究提出的动态刺激及实时反馈校验方法,其脑控抓取的平均成功率为85%(基于运动过程的控制方法的成功率为47.9%),单次抓取任务下的平均时间消耗为22.46 s(基于运动过程的控制方法为64.76 s)。在未来,提出的脑控机械臂框架可以以节点模块的形式整合入机器人操作系统,并应用于人-机体系协同下的脑机接口闭环控制。

关键词：脑机接口动态视觉范式实时反馈脑控机械臂

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科研引领的免疫学课程思政改革与实践

生物学杂志 2022年第5期39卷 125-127页

作者：王睿董磊吕芳周连景闫天翼李玉娟北京理工大学生命学院北京100081

以免疫学课程为例,介绍以“科研引领”为特色的课程思政教学实践。课程聚焦“培养科学思维、提升科研能力”的思政目标,从教学内容到教学方法全方位开展浸润式思政教育,如:教师通过严于律己、不断进取的工作理念,循循善诱、耐心鼓励的... 详细信息

以免疫学课程为例,介绍以“科研引领”为特色的课程思政教学实践。课程聚焦“培养科学思维、提升科研能力”的思政目标,从教学内容到教学方法全方位开展浸润式思政教育,如:教师通过严于律己、不断进取的工作理念,循循善诱、耐心鼓励的育人方式,深入浅出、积极乐观的授课风貌,践行不懈奋斗、探索创新的科学精神;课堂上运用紧密结合科研的思政素材,通过分阶段引导学生完成小组科研报告作业,启发学生针对重大医学问题提出创新想法,从而提升深度分析、大胆质疑、团队协作等科研能力,培养严谨求实、挑战创新等科学精神。教学同行及学生反馈显示,课程以多种形式围绕科研开展的课程思政教学,对学生的世界观、价值观和人生观发挥积极引导作用,取得了良好教学效果。

关键词：思政元素免疫学教学实践科研引领

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新颖的稳态视觉诱发电位脑机接口系统

计算机工程与应用 2021年第8期57卷 153-159页

作者：乔敏张德雨刘思宇闫天翼相洁太原理工大学信息与计算机学院太原030600 北京理工大学机电学院北京100081 北京理工大学生命学院北京100081

传统的稳态视觉诱发电位(SSVEP)脑机接口系统无法与现实世界进行交互,长时间单调的光闪烁刺激容易导致视觉疲劳,影响识别精度。为了增强人与机器的交互以及对环境的感知,设计了增强现实(AR)和SSVEP结合的范式,在真实环境下对物体进行识... 详细信息

传统的稳态视觉诱发电位(SSVEP)脑机接口系统无法与现实世界进行交互,长时间单调的光闪烁刺激容易导致视觉疲劳,影响识别精度。为了增强人与机器的交互以及对环境的感知,设计了增强现实(AR)和SSVEP结合的范式,在真实环境下对物体进行识别与追踪,并将闪烁块对物体进行标记,采用滤波器组典型相关分析(FBCCA)方法对脑电信号进行处理。结果表明,系统的控制信号传输速度达到50.69 bit/min,FBCCA的识别正确率为99.68%,能够在1 s内对4个目标中的意图目标进行有效区分。研究表明,基于SSVEP和增强现实的脑机接口系统更适合于复杂的现实环境。

关键词：脑机接口增强现实稳态视觉诱发电位

基于脑机接口与人机闭环的远程脑控无人机系统

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兵工学报 2024年

作者：刘思宇张德雨明致远刘梦真刘紫玉陈启明张健吴景龙闫天翼北京理工大学医学技术学院北京理工大学机电学院

随着现代军事战争的迅速演变，远程脑控无人机在实现战场信息获取、目标监视和战术部署方面扮演着愈发重要的角色，为此提出一种应用于远程脑控无人机的压缩感知控制范式和人机闭环控制算法，并基于该控制范式及控制算法搭建面向军事应... 详细信息

随着现代军事战争的迅速演变，远程脑控无人机在实现战场信息获取、目标监视和战术部署方面扮演着愈发重要的角色，为此提出一种应用于远程脑控无人机的压缩感知控制范式和人机闭环控制算法，并基于该控制范式及控制算法搭建面向军事应用场景的远程脑控无人机系统。在线实验结果表明：8名被试人员通过该脑控无人机系统进行导航任务，平均任务完成率为0.95，平均任务完成时间为100.46 s，显著优于基于人机开环控制算法的脑控无人机系统。在未来，提出的脑控无人机系统可以用于军事场景下的战场侦察，大幅度提高作战人员的无人机远程控制能力，拓展作战人员的战场感知范围。

关键词：脑机接口脑控无人机人机闭环压缩感知

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非线性声场下包膜微泡动力学与频率响应分析

物理学报 2024年第7期73卷 224-231页

作者：索鼎杰纪镇祥黄晓雲靳杰闫天翼北京理工大学医学技术学院北京100081 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100081

包膜微泡在非线性声场下的响应对高强度聚焦超声治疗具有重要意义.本文通过耦合Gilmore-Akulichev-Zener模型与脂质包膜的非线性模型,采用KZK方程仿真非线性声场,分析在不同超声频率、不同声压以及不同包膜材料的黏弹性下的微泡动力学... 详细信息

包膜微泡在非线性声场下的响应对高强度聚焦超声治疗具有重要意义.本文通过耦合Gilmore-Akulichev-Zener模型与脂质包膜的非线性模型,采用KZK方程仿真非线性声场,分析在不同超声频率、不同声压以及不同包膜材料的黏弹性下的微泡动力学行为和微泡振荡频率,并进一步对比了实际测量声场与KZK方程仿真声场下的微泡动力学行为和频率响应.研究结果表明:非线性声场会导致微泡壁的瞬时运动速率减小,声压和频率的改变对微泡动力学的影响与在线性声场中类似;包膜材料的不同可以使振荡频率中的谐波分量发生改变,其中包膜材料的弹性对微泡的频率响应影响较小,包膜的初始黏性和初始表面张力对微泡的振荡频率分布影响较大,当初始黏性越小时,二次分谐波的峰值越高,当初始表面张力越大时,主频的峰值越高.本研究进一步阐明非线性超声激励包膜微泡的微泡动力学,为包膜微泡在非线性声场下的频率响应分析奠定理论基础.

关键词：微泡动力学非线性声场包膜微泡频率响应

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神经反馈技术在帕金森病治疗中的应用进展

中国康复理论与实践 2018年第12期24卷 1413-1416页

作者：裴广盈闫天翼方伯言吴景龙北京理工大学机电学院北京市100081 北京理工大学生命学院北京市100081 首都医科大学附属北京康复医院北京市100144

神经反馈通过调节大脑神经活动,能够改善认知功能和行为表现。神经反馈对帕金森患者的治疗机制主要基于脑电信号和功能磁共振成像血液动力学信号,通过对皮质-脊髓系统异常神经节律振荡(以感觉运动节律为主)进行调节,或以大脑辅助运动区... 详细信息

神经反馈通过调节大脑神经活动,能够改善认知功能和行为表现。神经反馈对帕金森患者的治疗机制主要基于脑电信号和功能磁共振成像血液动力学信号,通过对皮质-脊髓系统异常神经节律振荡(以感觉运动节律为主)进行调节,或以大脑辅助运动区为靶点,调控皮质-基底神经节-丘脑-皮质网络环路。神经反馈能有效改善帕金森患者运动症状,包括动态与静态症状,但研究样本量有限,且训练前后临床症状评估不全面。神经反馈技术可能成为帕金森患者康复的潜在手段。

关键词：帕金森病神经反馈脑电图功能磁共振成像综述

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基于积分直方图的粒子滤波跟踪算法

光学与光电技术 2013年第3期11卷 45-48页

作者：李沫印力承闫天翼北京理工大学信息与电子学院北京100081 北京理工大学生命科学与技术学院北京100081

在目标模型的建立过程中,将积分直方图引入到粒子滤波跟踪框架中,提出了一种快速的颜色直方图计算方法,极大地提高了粒子滤波跟踪算法的实时性。为了进一步提高算法的鲁棒性,引入了一种基于邻域颜色特征的匹配搜索机制,当跟踪精度下降时... 详细信息

在目标模型的建立过程中,将积分直方图引入到粒子滤波跟踪框架中,提出了一种快速的颜色直方图计算方法,极大地提高了粒子滤波跟踪算法的实时性。为了进一步提高算法的鲁棒性,引入了一种基于邻域颜色特征的匹配搜索机制,当跟踪精度下降时,能够对跟踪结果进行优化,减小跟踪误差。实验结果表明了该算法的有效性。

关键词：目标跟踪粒子滤波积分直方图邻域颜色特征

借助传统生物化工企业提高“卓越工程师培养计划”的质量

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广州化工 2023年第10期51卷 201-203,206页

作者：高海军赵东旭苏娜李勤闫天翼北京理工大学生命学院北京100081

利用传统生物化工企业提高生物工程/生物化工专业“卓越工程师培养计划”的质量是一项值得探索的工作。论文在简要总结北京理工大学生命学院基于企业开展生物工程专业(原生物化工专业)“卓越工程师培养计划”工作、成效的基础上,就企业... 详细信息

利用传统生物化工企业提高生物工程/生物化工专业“卓越工程师培养计划”的质量是一项值得探索的工作。论文在简要总结北京理工大学生命学院基于企业开展生物工程专业(原生物化工专业)“卓越工程师培养计划”工作、成效的基础上,就企业培养环节的规范化问题提出了建议,主要内容包括校企双方领导重视、建立稳定培养质量的部分技术的参考标准、学校专业师资随队实习,开展教研教改课题研究。本文最后对影响企业实习的因素、实习效果的科学、量化评价等问题进行了讨论。

关键词：卓越工程师培养计划生物化工领域企业导师企业实践

课程思政融入参与式案例教学模式的探索与实践

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中国细胞生物学学报 2024年第5期 984-990页

作者：夏琴王睿李玉娟肖振宇霍毅欣闫天翼董磊北京理工大学生命学院

重大疾病致病机理及生物治疗课程作为生物与医药体系中的一门专业特色研究生课,具有理论性强、前沿发展迅速、创新性强等特点,其教学模式的改革对拓展研究生专业知识、提升科研思维与创新能力等具有重要意义。传统的教学中存在课程思政... 详细信息

重大疾病致病机理及生物治疗课程作为生物与医药体系中的一门专业特色研究生课,具有理论性强、前沿发展迅速、创新性强等特点,其教学模式的改革对拓展研究生专业知识、提升科研思维与创新能力等具有重要意义。传统的教学中存在课程思政元素融入生硬,未充分兼顾知识点串联、人文情怀以及培养科学精神等问题。为此,该文提出思政融入的以“参与式案例教学”为特色的教学改革。课程聚焦“培养底层科学逻辑思维、提升交叉融合科研水平”的学术目标,从教学内容到教学设计全方位开展思政融入的前沿课程理论与实践结合创新模式。教学内容中选取典型重大疾病(如神经退行性疾病和肿瘤等)作为深入浅出的实例,使学生形成重大疾病关于“发病机制-诊治思路-治疗手段”的逻辑认知,同时启发研究生对一些不合理的认知形成一定的批判性思维。教学设计上运用紧密结合科研的思政元素,通过引导研究生参与完成小组科研报告总结,启发学生从疾病机制到临床应用的创新思路,从而提升案例分析和团队协作能力,培养严谨求实、挑战创新等科学精神。教学评价数据显示本课程的教学改革能够帮助学生塑造正确的世界观、人生观和价值观,大幅提升学生对重大疾病和生物治疗的认知以及促进科学逻辑思维锻炼。

关键词：参与式案例教学思政教学实践生物治疗