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听过“运动想象”吗?来看大学生的创新项目现在有多厉害

时间:2019-11-28 作者:黄烨锋 阅读:
电子科技行业内的企业,与高校或者教育机构的合作,有个常规方案是在校园内举办科技竞赛,企业以奖学金的方式对高校人才进行鼓励。这种合作是激励“创新”,以及培养人才的重要方案。借着前不久艾睿电子在上海大学举办的“创新杯”活动,我们大致可以洞悉,现如今校企合作产生的这类“创新”大致发展到了何种程度,以及这种合作催生的项目有多大意义和价值。
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电子科技行业内的企业,与高校或者教育机构的合作,有个常规方案是在校园内举办科技竞赛,企业以奖学金的方式对高校人才进行鼓励。这种合作是激励“创新”,以及培养人才的重要方案。lNDEETC-电子工程专辑

借着前不久艾睿电子在上海大学举办的“创新杯”活动,我们大致可以洞悉,现如今校企合作产生的这类“创新”大致发展到了何种程度,以及这种合作催生的项目有多大意义和价值。参赛的具体项目大概是最能表征这些信息的组成部分了,所以这里我们拿活动上的一个参赛项目来举例。lNDEETC-电子工程专辑

大学生的创新项目现在长什么样?

有一类中枢神经损伤叫“脑卒中”,可造成上肢功能障碍。当代有一种面向这种损伤的康复治疗方案:运动想象疗法(Motor Imagery)。这种疗法是在没有任何运动输出的情况下,在大脑中进行反复的运动想象——也就是某种运动活动在内心反复模拟、排练,以此来激活大脑中某一活动的特定区域,提高运动功能。lNDEETC-电子工程专辑

这种疗法早在上世纪30年代就诞生了,国外有大量研究证明了运动想象训练(Motor Imagery Training)能够改善脑卒中偏瘫患者的肢体功能。2010年《中国康复医学杂志》刊登的《运动想象疗法对脑卒中偏瘫患者上肢运动功能的影响》一文提到,运动想象激活的脑区和实际运动激活的脑区有一定的相似性。lNDEETC-电子工程专辑

上海大学的几名学生共同研发了一套“基于运动想象的训练与评估系统”,它本质上是借由软件工程、通讯、云等方案来实现的系统。这套系统面向患者交互时,有两个模块,分别是“运动想象训练模块”和“想象能力评估模块”。举例说,训练模块中有个视频观察训练,“在运动观察后,根据对应视频内容,进行相应的想象训练”——针对这个流程还包含了患者自我训练反馈,让患者进行自我评分,如视觉想象评分分成“如看见一样清晰”“能清晰地想象”“中度清晰地想象”“模糊地想象”以及“不能想象”几档。lNDEETC-电子工程专辑

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运动想象训练与评估系统中的心理旋转评估lNDEETC-电子工程专辑

而在评估模块典型如“心理旋转评估”,屏幕上会出现旋转到不同空间角度的对象(如双手、字母、数字),患者需要对这个视觉刺激进行心理旋转,最终判断图片的方向。如果运动想象能力越强,则患者的判断理应又快又准确。这个评估旨在提高患者大脑以视觉为导向的感觉运动网络的兴奋性,为后续康复训练做准备。lNDEETC-电子工程专辑

还有评估模块中的“时间一致性评估”,患者分别用健康的一只手,与存在运动障碍的手,实际操作9根圆木块,按照顺序放入孔洞中,记下时间。随后患者想象用这两只手来执行相同的任务,也记下时间。这项评估的依据在于,实际执行操作,和运动想象所需的时间区域一致,则表明运动想象质量较高。这个过程能够提高患者大脑在模拟运动执行任务时的时间参数精确性。lNDEETC-电子工程专辑

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听起来挺高大上的,系统借用运动想象疗法,能够充分调动患者康复的积极性。不过这些总体上是医疗领域的依据,我们具体要看的,是它在电子系统的具体实施方案上有哪些特点。以上述时间一致性评估为例,其中的圆木块采用蓝牙外接扩展的方式——按照创作者所述,采用蓝牙与外设进行通讯,具备了“可扩展性”;通过“视觉指令”拿放圆木块;另外圆木块是磁感应式的以实现自动计时。lNDEETC-电子工程专辑

上面所述的这套客户端另一个比较出彩的地方在于,“基于Unity 3D游戏引擎开发”(主要应该是体现在客户端的某些3D模型交互中),跨平台开发比较便利,包括Windows、macOS、iOS、Android等。lNDEETC-电子工程专辑

除了这个面向患者的客户端,在整套系统框架中,客户端的数据会上传至云。云端还搭了一个web介面,医学专家可以借由web页面来查看患者评估训练数据,并且及时给出康复训练方案的反馈和调整——虽然我们不知道团队在提及云平台的“大数据存储与分析”究竟是如何实施的。lNDEETC-电子工程专辑

整个“基于运动想象的训练与评估系统”目前已经进入医院测试,而且在某些创业大赛中得奖,还发表了2篇学术期刊论文,pending中的发明专利1项。全套系统由上海大学的学生赵思淇、王玺陶、胡雨璇、彭梓潇以及指导老师陆小锋共同完成。就大学阶段的项目完成度,这套系统当然毫无疑问地获得了优胜项目学金。lNDEETC-电子工程专辑

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参与运动想象训练与评估系统的参赛者之一赵思淇lNDEETC-电子工程专辑

我们特别在会后采访了针对该项目发表演讲的赵思淇同学,她是上海大学电子信息工程专业的大四学生,研究生方向已经预设在了AI深度学习领域。她告诉我们,这套运动想象系统搭建前后历时将近2年时间,“项目本身的点子是来自医院那边的一个博士,他们研究方向是针对各种疾病的,在有了理论产出之后就跟我们沟通了一些医学上的想法。我们通过信息技术的方式来实现他们的想法。”lNDEETC-电子工程专辑

在整个系统的搭建上,赵思淇负责客户端、软件的部分,团队中有两名成员负责云平台,一名成员负责外接设备硬件开发。“这个项目初期可能是最困难的,因为最早就只有一个基础的想法:因为运动想象这个概念很抽象,怎么和信息技术结合并且着手去做,这是最困难的。整个框架主要是我们老师想出来的,对我们而言也是个学习的过程把。”“我们下一步计划把VR加到系统中。”lNDEETC-电子工程专辑

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投票中的评委lNDEETC-电子工程专辑

走到第五个年头的艾睿创新杯

这是我们在艾睿“创新杯”活动上看到的其中一个项目,方案构思和实施已经具备了相当的成熟度。实际上在决赛中达到这种成熟度,甚至正准备商用的项目不止这一个。比如说有个名为“微小物体称重平台”,这是个由企业牵头,上海大学的学生来实施执行,单个仪器成本投入就达到几十万的项目,主要针对烟丝做称重和挑拣。lNDEETC-电子工程专辑

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微小物体称重平台的检测仪器与平台lNDEETC-电子工程专辑

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得到比赛优胜奖的微小物体称重平台,同样获得优胜奖的还有5个项目,包括上述运动想象的训练与评估系统
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仪器主体上采用了多光谱相机,系统主体上包含分类模型和重量模型:其中分类模型采用“谱——空结合烟丝分类算法,根据烟支牌号,选取不同水分含量的样本,逐一建立分类模型”,借由“超像素分割+投票法”来分类薄片丝、膨丝、叶丝等;重量模型则“采用面积-像素约束模型对烟丝重量进行预测”。相比人工挑拣烟丝和溶液法静置分层,这种方案的检测速度很快(60秒每支烟),当前达到了5%以内的相对误差准确率。lNDEETC-电子工程专辑

这些来自高校的创新项目,能够达到这种成熟度,除了参与者本身的努力外,艾睿“创新杯”实际上今年已经走到第5个年头了。“艾睿电子高校创新杯”比赛在国内每年都巡回于北京交通大学、上海大学和深圳大学之间。艾睿电子亚太区人力资源副总裁Vivian Kwok在采访中告诉我们,每年报名的项目都达到数百个,而我们在舞台上看到的这些,是经过层层筛选的其中10个。lNDEETC-电子工程专辑

“我们在比赛之前好几个月,就开始跟大学做交流,不止是参赛项目的选拔,还包括学生的presentation skill、沟通、表达,全过程和大学的老师们对学生做辅导,跟大学的学生和老师们反复沟通开会。”Vivian表示。lNDEETC-电子工程专辑

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艾睿电子亚太区人力资源副总裁Vivian KwoklNDEETC-电子工程专辑

实际从更早比赛仅涉及单纯的硬件项目比赛,到今年“Live the Smart Life”“AI+IoT”为主题,参赛项目得以构成完整的系统,甚至达到预备商用的程度。“我觉得创新和人才培养是可以融合在一起、互补的。我们从一个婴儿开始到现在已经5岁了,我觉得挺有意思的。这个舞台始终都没有变。”Vivian笑着说,“这5年走来,我们会看到学生、老师、艾睿电子的合作,我们还把原厂也请来做评委,去年原厂还只是一两家参与,现在北京、上海、深圳都是不同的原厂参与,有本地的也有国际的,他们对我们的活动也都非常感兴趣。”lNDEETC-电子工程专辑

“我记得这些年轻人第一次走出来的时候没有这么自信,现在整体都能展现出很好的团队精神:谁负责演讲,谁负责解答问题,还有各种和观众、评委的互动。科技和创新很重要,但他们在比赛的参与过程中,也提升了沟通能力在内的各种综合能力。”lNDEETC-电子工程专辑

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给评委展示“智能订制风扇”项目参赛者lNDEETC-电子工程专辑

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回答评委提问的“Fusion ID”项目参与者lNDEETC-电子工程专辑

在艾睿电子看来,这样的活动是积极履行社会责任的重要途径,Vivian说:“现在有很多类似的活动在举办,我们把CSR(企业社会责任)的元素加入在里面。前不久在北京,有个项目是用人工智能来做垃圾分类,这对人类环境都会很有帮助;去年有个项目是智能筷子,可以帮助行动不便的老人用筷子更方便地吃饭。这些都是很好的项目。”这大概是艾睿创新杯最大的意义所在。lNDEETC-电子工程专辑

责编:Yvonne GenglNDEETC-电子工程专辑

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黄烨锋
欧阳洋葱,编辑、上海记者,专注成像、移动与半导体,热爱理论技术研究。
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