1. 概览
伊利诺伊大学厄本那-香槟分校(UIUC)工程专业的学生们利用NI LabVIEW开发了一个计算机辅助的通信设备，该设备可以将人的思想转换为语音或命令，以实现计算机对轮椅或其它设备的控制。
该应用展示了NI LabVIEW是如何为工程创新提供源动力的。
2. NI LabVIEW为工程创新提供源动力
迈克尔-卡拉汉——一名刚从伊利诺伊大学厄本那-香槟分校(UIUC)系统与企业工程项目毕业的学生，最近荣获了享有盛誉的雷默森——伊利诺伊学生奖学金。该奖项肯定了卡拉汉的贡献——他所开发的设备极大地帮助了受患于肌萎缩性侧索硬化症(ALS/ Lou Gherig病症)、脑瘫、脊柱损伤或其他神经学紊乱的人群。该设备(被称为“奥迪欧(Audeo)”)采集并转换神经信号，使得丧失语言或行动能力的患者可以通过这一方式进行沟通。卡拉汉与托马斯-科尔曼以及其他UIUC的同事一起创立了他们自己的公司——Ambient公司，用来开发这一项目并将其推向市场。NI LabVIEW在这一过程中发挥了极其重要的作用。
奥迪欧设备支持对轮椅进行基于思想的控制。一个LabVIEW应用程序构成了这个基于笔记本电脑的原型构造的核心部分，它采集来自围绕在患者颈部的传感器的神经脉冲信号。一个定制的基于LabVIEW的算法处理并解析这些信号，生成适当的轮椅控制信号。
奥迪欧是一个放置于患者颈部周围的传感设备。在工作过程中，它截取来自大脑的控制声带与声道的信号。随后，这些信号被发送至一台计算机，并滤除所有背景噪声，利用复杂的信号处理算法对其进行处理，再解析信号所表达的患者意念，生成语音。该语音信号可以直接输出或用于控制外部设备，例如一台电动轮椅。
“ALS患者或许可以轻微地嚅动嘴唇，但是他们无法从其肺部呼出足够的气流以产生可听见的语音。但由于语音信号是由大脑生成的，所以即使他们无法发音，我们也可以解析这些信号并为他们创建语音”，科尔曼说。
借助于LabVIEW，该团队已经实现了多个原型设计来控制信号采集过程，并运用信号处理算法将神经脉冲信号的采样值转换为轮椅控制命令或语言。
为了实现对轮椅的控制，系统需要识别有关方向的命令——前进、右转、左转、停止等。为了实现这些功能，软件从语言模式中识别那些特殊的命令，而不是处理数据以生成连续的语音。
连续语音处理策略允许用户在操作的同时听到操作所生成的语音，但这还处于研发过程中。“挑战之一便是，”卡拉汉解释道，“需要开发一个适用于每一个人的并且通用的数学方法转换数据，而不仅仅是针对某些特定的个体。”
这一任务需要复杂的信号处理算法，这些算法可以适应随个体和时间变化而不同的神经脉冲模式。LabVIEW直观的图形化编程方式为整个开发过程提供了帮助，它协助卡拉汉与他的团队利用实际信号和变化的算法与参数进行快速验证。
“LabVIEW的这种图形化的编程方式，简化了整个开发过程，保证工程师们将主要精力放在工程创新上而不是编程细节。”，卡拉汉说。他与他的同事在2005年使用LabVIEW编程实现了软件部分，构建了最初的原型系统，并在此基础上进行了重大改进。
开发人员在整个开发过程中继续使用LabVIEW。卡拉汉与科尔曼已经从众多的个体中收集了大量的数据，并基于LabVIEW进行了系统开发，该系统可以生成类似转换算法并在运行中评估其有效性。当开发人员发现了最优的处理算法并确定了系统的具体设计参数时，他们希望将整个采集与处理工程用硬件实现，从而可以包含在奥迪欧设备内部。通过这样的方式，系统将不再需要外部计算机。
据介绍，最终将不仅仅是一台设备，而是定位于大量不同用户需求的一系列的设备。例如，一台这样的设备或许仅专注于语音的产生，而另一台设备或许用于支持残疾患者控制各种不同的设备，如轮椅、计算机或甚至移动电话等。
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