三月十六日,早上八点。
实验室每周一的组会定在小会议室,大家坐在一张长桌两侧。
这里的空间有些小,有些研究生都没位置,只好搬了几把折叠椅靠墙坐着。
谢星竹坐在主位,手里拿着一份打印好的周进度表。
他把上一周的进度回顾了一遍后,放下了表格,沉声说道:
“这周的安排,各组按原计划推进。”
大家稍稍松了口气,以往每一周组会谢星竹都会指出来一堆问题,这一周竟然平安无事。
随后,谢星竹又说道:“陆铭这几天把整个系统研究了一遍,他说有个东西想跟大家讲一下。”
听到这番话,大家又都好奇地看向陆铭。
实际上在一开始,很多人对这位IPHO满分得主的印象没有那么好。
原因很简单,在座的哪个没有竞赛奖牌,而且都是至少研究生学历。
陆铭再怎么厉害,充其量还是个高二学生,就这么加入团队的核心层,许多人都觉得不妥。
但是这几天的观察下来,大伙忽然发现,陆铭真不是一般人呐。
他学习起来无比刻苦,比所有人都要努力,每天来得最早,走得最晚。
最恐怖的是,他是全组唯一一个不用午休的人。
再加上这几天陆铭不是假努力,是真的在看资料,虚心又好学,大家看他也就越来越顺眼了。
陆铭深吸一口气,站起身来,打开了自己做好的PPT。
这个PPT没有精细的制作和排版,仅有几张照片。
屏幕上是一条手画的曲线,横轴是刺激时间,纵轴是感知强度。
曲线从左上角起步,前十秒还算平稳,过了二十秒开始下跌,到了第六十秒就掉了一半多。
标题写着四个字:感知衰减。
“这是昨晚在测试舱测的。”陆铭声音平静,“同一个虚拟杯子,刺激参数不变,抓握一分钟之后,每隔五秒我会记录一次感知强度。”
“三十多组测试,不管换什么材质,曲线形状都是类似的。”
大家都微微点头,这个他们都知道。
“神经适应。”谢星竹说道,“体感皮层对持续不变的刺激会越来越不敏感。”
“是的。”陆铭颔首,“我翻了这三年以来的组会纪要,发现这个问题一共被提出来过十五次,每次都在待解决名单里。”
他把屏幕切到下一页,是他白板上那张全流程图的照片。
“我把五个模块的问题都列了一遍,延迟可以靠算法一点点减少,头盔重量可以靠工艺一点点减少,电极阻抗这些都是一样的。”
“但感知衰减这一块,目前的办法只有持续加大刺激电流进行补偿。”
他调出后台的一份记录,是第一天高智测试时的电流曲线。
“高教练第一天连续抓握时,后半段说有酸麻扎人的感觉,除了相位那个bUg,还有一部分原因就是补偿电流太高了。”
“电流有安全上限,所以到了上限之后便无法继续加大,按现在的方案,触感最多支撑四五十秒。”
“这些时间,我们做不了动辄游玩几小时的游戏,更做不了康复训练。”
“就我认为,这是亟待解决的问题。”
会议室里许多研究生和博士生都面面相觑。
这个问题他们从来没有考虑过,一般谢星竹他们讨论定论。
负责硬件的一个中年研究员皱着眉道:“道理是这么个道理,可这问题我们试过很多次了。”
谢星竹接过话头:“他说得没错,这个问题我们试过三套方案。”
“间歇刺激,让皮层有恢复时间,最后触感的敏感度下降。”
“降低刺激频率,衰减慢了一点,可触感整体变弱了,如同戴着一副手套。”
“加随机扰动,衰减确实延缓了,代价是触感失真,握铁块就像握一块湿木头。”
谢星竹摊了摊手:“三套方案前后花了一年,最后都归档了,后来大家默认这是生理限制,先放着,等别的模块做完了再说。”
陆铭了然点头,他自然是详细看过这三份记录的。
“所以,我有一个别的方向。”
众人并未轻视他,反而对他接下来的话语非常感兴趣。
毕竟就神经交互的研究而言,所有人都处于起步状态。
若是有什么好的想法,完全可以提出来,不管有多么的天马行空。
谢星竹示意陆铭继续。
陆铭走到会议室的白板前,拿起马克笔。
“适应这件事一定会发生,这是体感皮层的工作方式,我们无法绕开。”他在白板左侧画了一条往下走的曲线。
“它掉得很有规律,掉多少和掉多快,都跟刺激的频率、强度、持续时间有关系。”
“既然有规律,我们可以把它算出来,然后根据大脑此刻的适应程度,实时调整刺激,让它感知到的强度保持在一条水平线上。”
这话一出,谢星竹微微皱眉,不由沉思起来。
其他人则有些惊讶,这个办法他们还真有想过,可是实现难度极大。
陆铭在曲线旁边画了一条平直的虚线。
“我的想法具体分三块。”
“第一块,读适应状态。”
“头盔上的采集阵列能采到体感皮层的信号,每打出一次刺激,皮层会产生一个诱发响应。”
“适应越深,则响应越弱,我们从响应的变化里可以实时估算出大脑适应到了什么程度。”
“第二块便是建模型,适应状态和感知强度之间的关系,我之前推过一个模型,用的是突触传导的递质耗竭和恢复过程,加一个随机过程描述个体波动。”
他在白板中间写下几行公式。
“第三块,调刺激。根据估算出来的适应状态,实时调整脉冲的频率和相位,另外我们头盔上有几组闲置的刺激电极,可以改成几组点位轮换使用。”
“每个点位轮流工作,轮到休息的点位,下面那一小片皮层就有时间恢复,单个点位的电流不用加那么高,总电流就能降下来。”
陆铭写完最后一行,放下笔。
白板上三块内容从左到右排开,箭头首尾相连,形成了一个闭环。
话音落下,会议室里陷入一片寂静。
大家聚精会神地看着白板上的内容,竟然一时间都没能回过神来。
过了约五六秒,谢星竹才说道:“我们这三年,一直是想着如何让大脑去适应。”
“因此这三套方案,都是在和适应对着干。”
负责硬件的那个研究员挠了挠头:“轮换点位这个我们当初有想过,后来觉得点位一换,触感位置会变,影响体验感,所以就没有尝试。”
“是的,一定会变的。”陆铭说道,“所以我们要做切换过渡,不过这一块我还没想好,得跟硬件组一起琢磨。”
许蔓这时说道:“第一块有个问题。”
“诱发响应非常弱,幅度只有几微伏,我们以前做诱发电位,要重复数百次,叠加平均以后才能看清楚波形。”
“你这个方案要实时估算,每一次刺激就得读取一次响应,我觉得很难实现。”
陆铭翻开笔记本,找到其中一页,把本子推了过去。
“许老师,这是你前天给我看的那份推导里,你跳过的那一步。”
许蔓接过本子看了一眼,愣了一下。
那一页上是她草稿里的半截推导,后面陆铭接着往下写了十几行。
“你当时跳过的那个问题,是怎么在噪声里分离出单次响应的统计特征。”
陆铭说道:“我这两天想了一下,只要解决这个问题,便有可能做到单次读取。”
“我推到这一步卡住了,后面需要大量的实测数据来定参数,这块你比我熟悉。”
许蔓看了好一会儿,语气有些匪夷所思:“你这里用刺激时刻做同步锁定……可我们的刺激时刻是系统自己发的,精确到微秒。”
“对,刺激什么时候打出去,系统是知道的,这就相当于多了一个已知条件。”
许蔓没再说话,皱着眉在笔记本上写下几行字。
谢星竹想了想,而后对所有人朗声说道:“这周的原计划,先停一下吧。”
众人齐齐看向他。
“各组手上的活,能放的都放下,所有人转到这个方向上。”谢星竹说得很干脆,“我们按模块分组,把分工定下。”
负责虚拟环境的一个研究生小声问道:“谢老师,我们组那个材质库……”
“材质库晚两周没人会死。”谢星竹说道,“这个问题解决不了,材质库做得再漂亮也没用。”
此刻,无人再有异议。
陆铭心里估算了一下。
这个方案要是让他一个人做,光是诱发响应的提取算法,就得自己从头采几千组数据去定参数,硬件固件要从头学着改,模型的收敛性要自己去证明,每一组刺激参数得亲自去查安全文献。
顺利的话,少说一个月起步。
现在这里有将近三十号人,每个人都有现成的本事。
他忽而感慨,这就是团队的力量啊。
不多时,分工定下。
许蔓带算法组三个人,负责诱发响应的单次提取,陆铭跟着一起推进理论部分。
小陈和硬件组负责刺激模块改造,虚拟环境组负责搭一套长时间握持的测试场景,钟老师那边负责所有参数的安全审核。
同时陆铭自己兼当受试者。
散会以后,实验室里的气氛突然变了。
平时上午还有人边吃早饭边看论文,今天所有人都直接扎进了工位。
“这是我在国外做过的所有诱发电位实验,叠加平均的方法是现成的,平均后的标准波形我这有几千条。”许蔓对陆铭说道。
“你那个同步锁定的思路,可以拿这些标准波形当先验,去约束单次估算。”
陆铭看了一眼数据目录,不免有些兴奋说道:“这些数据太有用了。”
有了这些标准波形,能让他节省不少力气。
两人在白板前写了一上午。
到了中午,之前卡住许蔓的那个问题被顺利解决。
许蔓写下最后一个符号,神色略显恍然。
很难想象,这个困扰她许久的问题,在和陆铭的合作下,一上午便轻松解决了。
她没有过多感慨,立马对算法组说道:“按我们这个写一下代码,尽快加油。”
陆铭去食堂吃了顿饭,回来在工位上打了两把王者,正好赶上第一版提取算法写完。
下午三点,第一版代码上机。
陆铭戴上头盔进了测试舱,钟老师看着参数表,确认刺激强度在安全范围内,签了字。
小陈在舱外打刺激,每打一次,后台的提取算法就能吐出一个估算值。
测了将近一百次,许蔓把估算值和传统叠加平均的结果一比,偏差在百分之十五左右。
“能用,但不够准。”许蔓说道。
“提取窗口开得太宽了。”陆铭看着后台的数据,“前三十毫秒混进了刺激伪影,窗口往后挪二十毫秒试试。”
算法组改了参数,再测一百次,偏差降到了百分之七。
又调了三轮,到傍晚六点,偏差压到了百分之四以内。
许蔓看着结果,长出了一口气:“这个精度,实时估算够了。”
另一边,硬件组的进度卡住了。
原来的微电流模块只能按固定参数输出,切换一次参数要几十毫秒,这个速度远远跟不上实时调整。
小陈和两个硬件研究员围着一块电路板研究了一下午,最后得出结论:问题出在固件里。
“参数每改一次,模块都要走一遍完整的自检流程,要耗费不少时间。”小陈对谢星竹说道,“我们得重写固件,把自检挪到开机的时候做一次,运行中只做轻量校验。”
“要多久?”
“正常来说一个星期。”小陈咬了咬牙,“今晚通宵,明天早上给您。”
谢星竹点点头:“行,你自己掂量,别熬垮了。”
三月十七日,上午八点。
小陈顶着两个黑眼圈,把一块改好的电路板交到了谢星竹手上。
“固件重写完了,参数切换实测一点八毫秒。”他打了个哈欠。
谢星竹略显讶异:“你不会没休息吧?”
“睡了一会儿的。”
“辛苦了。”谢星竹拍了拍他的肩膀,“上午就去休息吧,听话。”
“可是……”
“身体最重要。”
上午十点,三块内容第一次合在一起进行上机测试。
陆铭戴上头盔,坐进测试舱。
屏幕上,虚拟环境组搭好的测试场景亮了起来。
桌上摆着三样东西:红色水杯、一块铁块、一团海绵。
“五分钟。”小陈说道。
陆铭伸手握住杯子,触感传来,杯壁光滑,硬度适中,带着一丝凉意。
他每隔十秒报一次感知强度,按1到10分打分。
“8。”
“8。”
“8。”
一分钟过去,他报的分数依旧是8。
测试舱外,算法组的几个人凑在监控屏前。
后台的适应状态估算值在缓慢往上爬,刺激参数跟着实时调整,四组点位一组接一组地轮换。
三分钟。
“7.5。”
五分钟到。
“7.5。”
小陈对着记录表算了一下:“五分钟只掉了半分,之前四十秒就掉一半。”
“我靠……这是提高了多少效率啊?”有人小声说道。
这一轮测完,陆铭接着握铁块,再去握海绵,每种材质五分钟。
同一个刺激,隔半小时再测一次,陆铭两次报的评分几乎一模一样,最多差0.5分。
许蔓站在监控屏旁边,对谢星竹说道:“他这个主观评分的一致性,比我们以前用的标准评分量表都要好得多。”
谢星竹点头,受试者的主观感受是触觉实验里最难处理的数据。
以前团队测一组参数,要找五六个人反复测,再做统计去掉个体差异,一组参数验证下来就要好几天。
而陆铭一个人测一遍,结果就能直接用。
没办法,他的大脑和常人不同,比机器还要可靠。
这能让他们的测试效率起码提升几十上百倍。
中午之前,陆铭一口气测完了十几组参数。
下午两点,铁块握到第三分钟,触感突然在手里抖了一下,之后大约每二十秒抖一次。
小陈翻了十分钟日志,查出是点位轮换时前后两组硬切换,触感位置跟着跳了。
陆铭在小白板上画了两条交叠的波形,提出前一组慢慢减、后一组慢慢加,中间留一段相位错开的交叠期。
硬件组的研究员看完,回工位改固件,两个小时后刷进模块。
交叠窗口从四十毫秒往上调,调到五十五毫秒,陆铭握满三分钟,报告触感连续,没有跳动。
钟老师复核参数,签了字。
晚上七点,最终测试。
实验室二十来号人挤在测试舱外,谢星竹亲自坐上控制台。
陆铭握着虚拟水杯,十分钟里每分钟报一次分,从8分到最后停在7.5分。
全程没有刺痛,没有跳变,触感没有失真。
后台数据显示:感知强度十分钟下降不到10%,平均刺激电流比原方案下降百分之四十一,峰值电流全程低于安全线。
谢星竹逐渐变得激动,赶忙让三个研究生轮流进舱复测。
三个人测完,第三个女生摘下头盔就喊:“十分钟,我感觉杯子还是凉的!”
四条曲线叠在屏幕上,几乎平行。
监控屏前安静了两秒,随后实验室炸开了锅。
“成了!”
“真成了!”
大家齐声喊道,各个都无比兴奋。
他们在这个问题上花了一年多的时间,而陆铭进组第五天,带着全组把这个问题解决了。
谢星竹同样非常兴奋,但他的大脑一样清醒。
等大家闹了一阵,抬手拍了两下。
“先别激动,数据还没归档。”
“今天四个人的原始数据、参数表、钟老师的审核记录,还有这两天所有版本的代码和固件,全部打包存档,备份两份。”
谢星竹看向算法组和硬件组:“小陈,固件版本号今晚标清楚,别回头自己都找不着是哪一版。”
“明白。”小陈应了一声。
许蔓那边已经在共享文件夹里建目录了,她是相对淡定的。
谢星竹交代完,环视了一圈屋里的人。
“这两天辛苦大家了,没有各位的努力付出,我们的实验将停滞不前。”
大家纷纷笑了起来,都觉得特别值得。
能看到结果就是对他们最好的鼓励。
不然埋头干大半年都看不到一点成果,人会非常憋屈,甚至丧失工作热情。
谢星竹看向陆铭:“陆铭,这一次要单独谢你。”
“这个问题我们当初归档写的是生理限制,没有你提的这个方向,我们再过一年估计还在跟适应对着干。”
陆铭摇了摇头:“方向是我提的,但是每个人都缺一不可,大家都很努力啊。”
他说的是实话,这个实验室拥有一种独特的活力,让他感觉非常舒适。
谢星竹笑了笑,没在这个话题上多说,宣布道:“明天全组放假一天。”
“另外,今晚我请客,就去江大东门的望江楼,我们九点出发!”
“谢老师大气!”
“望江楼?那家人均好几百吧?”
“管他呢,吃就完了。”
“就是就是,必须得庆祝一下。”
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