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脑机交互与智能硬件学术挑战营（暑期营）

适合人群：9 ~ 12年级
授课方式：线下授课
费用：8000~15000元

本项目结合了美国密歇根大学和浙江大学最新的脑机交互课程，让学员通过多项人机交互和脑机交互实验，实现脑神经信号（EEG）、非植入式脑机交互装置心电信号（ECG）和肌电信号（EMG）的读取、过滤和处理，并进一步与控制器（如Arduino和树莓派等）、执行器（如机械手和显示器）结合起来，完成神经信号传感、肌肉运动识别、仿生假肢操纵，甚至控制他人手臂运动等技术领域的训练。在学习的过程中，一步步去引导学员们去体验神经传感、硬件设计、软件编程、交互控制的实现方法，从而锻炼学员们对人机交互领域的创新学习能力。

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课题介绍

脑机交互与智能硬件学术挑战营

脑机交互是非常前沿的黑科技

无论是浙江大学的“双脑计划”、Facebook的“FRL计划”，

还是埃隆·马斯克“Neuralink”，

都昭示着未来新一代的技术革命

◇ 简介

脑机交互（Brain-Computer Interfaces，BCI，又名脑机接口（Brain Machine Interface，BMI）是一种可以实现大脑与机器之间的连接的技术，这项技术可以对脑电波信号进行解码，并将其翻译成机器能够读懂的指令，从而实现人脑与机器之间的交互通信。脑机交互技术的研究早期出于军事目的，意图通过意识远程操控机器人完成作战等任务，后逐渐在医疗方面发展，以期通过神经科学、信号检测、机器学习等跨学科研究，找到治愈运动障碍者的方法，并在娱乐业以及教育行业受到欢迎。

基于C语言编程的脑机交互装置

脑机交互技术分为“植入式”和“非植入式”两类。其中，植入式由于技术较难，对精准度要求高，并需植入脑部皮肤，因此仍在人体实验阶段，大名鼎鼎的美国“现实版钢铁侠”埃隆·马斯克的“Neuralink”项目就是“植入式”的典型。而非植入式则由于装卸方便，安全性高，目前已进入商用阶段，以医疗、娱乐和教育为主要目的。

本项目即属于“非植入式”范畴，结合了美国密歇根大学和浙江大学最新的脑机交互课程，让学员通过多项人机交互和脑机交互实验，实现脑神经信号（EEG）、非植入式脑机交互装置心电信号（ECG）和肌电信号（EMG）的读取、过滤和处理，并进一步与控制器（如Arduino和树莓派等）、执行器（如机械手和显示器）结合起来，完成神经信号传感、肌肉运动识别、仿生假肢操纵，甚至控制他人手臂运动等技术领域的训练。在学习的过程中，一步步去引导学员们去体验神经传感、硬件设计、软件编程、交互控制的实现方法，从而锻炼学员们对人机交互领域的创新学习能力。

肌电信号控制机器人

神经信号控制无人机

实际上，脑机交互技术的核心在于“神经信息学”。它是神经科学和信息学的两大学科相结合的新兴学科，利用生物学、计算机学、物理学、数学、化学、工程学等交叉知识来研究神经信号及其对行为和认知功能的影响。神经信息学更可以与近些年大热的“人工智能”相结合，通过连接相应的传感器，做出许多奇思妙想的脑机交互应用。在本项目中，学员们即有机会亲身体验和设计。

◇ 亮点

1. 名校教授&博士团队开发课程，神经信息科学领域专家参与教学；

2. A+学科热门专业，理论与实践紧密结合，聚焦科技前沿、热点问题；

3. 实验室资源，提供脑机交互设计软件平台和智能硬件Arduino开发套件；

4. 零基础编程教学，采用当下流行的C语言以及图形编程语言，供学员锻炼和提升编程能力；

5. 同一导师团队指导后续“脑机交互”“手势识别”“神经科学”“物联网”“大数据”“机器人”等计算机和信息类科研项目以及比赛。

◇ 收获

1. 了解神经信息学和脑机交互领域的前沿技术；

2. 熟悉Arduino智能硬件，掌握相关C语言/Scratch编程和数据处理能力；

3. 获得高校官方挑战营结业证书；

4. 赢得挑战赛获奖证书（依照实际表现，分为金奖、银奖、铜奖和优秀参与奖）；

5. 参与挑战任务所获得的优秀成果，有机会在导师的进一步指导下发表学术论文或者参加青少年科技创新大赛、青少年机器人创意比赛、创客中国大赛、青少年电子信息

智能创新大赛、明天小小科学家比赛等各类科创竞赛。

◇ 内容设置

★ 课题简介：制作一个可编程的脑机交互产品，利用脑电或肌电控制机器人

□ 学科导论：神经科学、信息学发展历史，人工智能前沿应用，脑机交互发展现状、计算机编程基础，智能传感学科概貌，等等；

□ 学术基础：科研创新思维、数据处理方法、文献检索与阅读、学术写作与学术展示等；□理论知识：神经信息学原理，脑电图（EEG）、心电图（ECG）和肌电图（EMGs），生物体表皮信号收集，生物传感器原理，智能传感器系统程序基础，Arduino控制原理，滤波、放大电路，输入输出控制原理，面包板电路基础知识、机械结构设计原理，三维软件基础，等等；

□ 实验技能：心脏脉搏、脑神经、肌肉运动信号收集、肌电传感器检测、Arduino硬件控制、C语言编程、常用传感器程序设计、机械人设计、制作与组装，数据记录与处理，3D打印机的使用等；

■ 挑战任务：挑战任务：在挑战营的第5～7天，学生将以小组为单位，基于前4天学习的专业理论知识、基础实验与科研技能，学生将以小组为单位，经过“解决什么问

题（资料查阅—前期研讨）—通过什么方式（方案设计—方案实施）—得到什么结果（数据处理和分析—汇报ppt制作—成果答辩）”过程，完成拟定的挑战任务和答辩环

节。

◇ 日程安排

◇ 部分导师举例

刘教授：名校生仪学系教授、博士生导师。主要研究方向包括：细胞传感器、触觉传感器等新型微纳米传感器及其在生物医学中的应用。

陈教授：名校生仪学系副教授，博士生导师；主要研究方向包括：生物医学传感与检测，生物医学工程设计、微机系统设计与开发，微机原理系统与应用等。

赵博士：浙江大学控制科学与工程学院博士，长期从事流程控制、故障诊断、系统建模和优化、人工智能等领域的研究工作，拥有丰富的智能传感器、智能硬件与物联网、多功能机器人、人工智能等方面的课程开发与教学经验。

王老师：浙江大学机械电子工程系硕士，多年青少年STEM与工程创客指导经验，浙江省科技馆科学院资深教练，拥有丰富的机器人、C/Python编程、微纳传感器设计、人工智能创新应用等方面的课程开发与教学经验。

◇ 时间&地点

时间：

2020年7月20日~7月 26日

2020年8月3日~8月 9日

地点：

浙江大学

◇ 申请条件

基础班：9~12年级

学员要求：

1、会最基本的计算机操作；

2、具备基础的英文读写能力；

3、了解神经生物学基本架构，有一定的动手能力即可。

报名流程

1. 填写报名评估表；

2. 资格审核或面试；

3. 签署报名协议并支付费用；

4. 获得预习资料并完成前期准备任务；

5. 营地报到并开启挑战；

6. 完成挑战任务，获得证书。

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