魔爪文学

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第51章 韩世文教授（第1页）

2005年5月10日，周二下午，两点整。

清华大学医学院楼，三层阶梯教室。

林煜坐在最后一排的角落里，手里拿着借来的《神经科学原理》教材，笔记本上已经密密麻麻记满了笔记。

这是生物医学工程系的专业课:《神经信号处理》，授课老师是韩世文教授。

林煜虽然是双学位，但按照课程安排，这门课应该是大二才上。但他等不了，他需要提前学习，需要尽快掌握脑机接口的核心知识。

所以从这学期开始，他每周二下午都会来旁听这门课。

教室里坐着四十多个学生，大部分是生医工程大二的，也有几个研究生。林煜坐在最后面，尽量不引起注意，只是安静地听课，记笔记。

讲台上，韩世文教授正在讲解脑电信号的基本原理。

韩教授五十多岁，头发花白，戴着一副金丝眼镜，说话语速不快，但每一个字都很清晰，很有力量。他是清华生医工程系的知名教授，国内脑机接口领域的先驱之一，发表过上百篇SC论文，主持过多项国家级科研项目。

“同学们，我们继续讲脑电图，也就是EE。“韩教授在黑板上画了一个简单的示意图，“EE是通过头皮电极，记录大脑神经元群体活动产生的电信号。这些信号非常微弱，通常只有几十微伏，而且淹没在各种噪声中。“

他转过身，看着台下的学生:

“那么问题来了:如何从这些噪声中，提取出真正有用的脑电信号?换句话说，如何提高EE信号的信噪比?“

教室里安静了几秒。

这是一个开放性问题，没有标准答案，但也是脑机接口研究中最核心的问题之一。

韩教授扫视了一圈，没有人举手。

“没有人想试试吗?“他笑了笑，“这可是脑机接口领域最重要的问题之一。“

还是没有人举手。

大部分学生低着头，有的在翻书，有的在看笔记，都不敢和教授对视。

林煜坐在最后一排，盯着黑板上的示意图。

他的“规则视野“自动启动了。

那些抽象的波形图，在他的脑海中变成了真实的、流动的能量场。他“看见“了神经元的放电，看见了电信号在突触间跳跃，看见了那些微弱的电位差如何叠加、传播，最终被头皮电极捕获。

他也“看见“了噪声。

肌肉活动产生的肌电干扰，眼球转动产生的眼电干扰，环境中的50Hz工频干扰，甚至心脏跳动产生的心电干扰……这些噪声，像一层厚厚的迷雾，遮盖住了真正的脑电信号。

传统的方法，是用线性滤波器，比如带通滤波器，高通滤波器，把特定频率范围内的信号保留下来，其他的过滤掉。

但林煜知道，这样做有问题。

因为大脑不是线性系统。

大脑是一个高度复杂的非线性动力学系统，神经元之间的相互作用，产生的是非线性的、混沌的信号模式。如果用线性滤波器，会损失大量的信息，甚至会引入新的失真。

那应该怎么办?

林煜想起了他在物理系学的混沌理论，想起了非线性动力学，想起了……

他的手不自觉地举了起来。

韩教授看到了最后一排举起的手，有些意外:“这位同学，请说。“

所有人都转过头，看向林煜。

林煜站起来，有些紧张，但声音还算平稳:

“韩教授，我认为可以用物理学的非线性滤波方法。“

“非线性滤波?“韩教授来了兴趣，“请继续。“

“大脑不是线性系统，传统的线性滤波器会损失信息。“林煜深吸一口气，继续说，“如果我们把脑电信号看作一个非线性动力学系统，用混沌理论建模，就可以设计自适应的非线性滤波器。“

教室里有人开始窃窃私语。

韩教授抬起手，示意大家安静，然后看着林煜:“很有意思。具体怎么做?“

林煜走到黑板前，拿起粉笔，开始写:

“首先，我们可以用相空间重构，把一维的时间序列转换成多维的轨迹。“

他画了一个简单的示意图:

“然后，用Lapuov指数判断信号的混沌特性。如果信号是混沌的，说明它包含了真实的脑电成分;如果是随机的，说明它是噪声。“

韩教授眼睛亮了。

“接下来，我们可以用非线性预测算法，比如局部线性预测，或者神经网络，来预测下一个时刻的信号。“林煜继续写，“噪声是不可预测的，但真实的脑电信号，即使是混沌的，也有短期可预测性。通过预测误差，我们可以把信号和噪声分离开。“

写完最后一个公式，林煜放下粉笔，转身看着韩教授。

教室里鸦雀无声。

所有人都盯着黑板上那些复杂的公式，有些人看懂了，有些人完全蒙了。

;韩教授走到黑板前，仔细看着林煜写下的推导，眼神越来越亮。

“相空间重构……Lapuov指数……局部线性预测……“他喃喃自语，然后转过身，看着林煜，“这位同学，你叫什么名字?“

“林煜。“

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