人机工程实验室是跨学科科研平台,聚焦“人-机-环境”系统协同优化,通过整合神经科学、生物力学、心理学与工程学方法,探索人类生理、认知与行为特性在复杂系统中的运作规律,以及如何按照人的生理、心理特性来设计和改善产品与环境,使人、机、环三者间的配合达到最佳状态,从而实现“安全、健康、舒适、高效”的目标。
应用
1.脑机接口(BCI)与人机交互
EEG作为BCI的核心输入信号,已被广泛应用于多个领域。BCI技术通过解码EEG信号实现人脑与外部设备的直接交互,具有非侵入性、便携性强的特点。EEG-BCI技术的主要应用范式包括运动想象(MI-BCI)、P300-BCI和稳态视觉诱发电位(SSVEP-BCI)等,这些范式在康复医疗(脑控鼠标、轮椅、假肢)、智能家居控制(温度、照明、环境氛围控制、安全系统操作等)、游戏娱乐(意念操纵游戏人物等)等领域展现出广阔的应用前景。fNIRS作为一种无创低成本的新成像模态,具有比EEG更强的运动鲁棒性、空间定位精度和抗电磁干扰能力,以及比fMRI显著的高时间分辨与低成本。fNIRS-BCI在如脊髓损伤患者的神经康复、运动障碍患者与外界的沟通交流以及脑控智能家居等众多领域得到了广泛的研究与应用。
2.心理状态监测与反馈
fNIRS能够观察研究者在高压、高强度场景下的心理状态,从而更好地了解那些需要高认知负荷的任务。可利用fNIRS研究包括飞行模拟中的注意力与参与度、驾驶时的精神疲劳、精神压力对状态分类的影响,以及走神与视觉注意等。
EEG技术被广泛应用于评估学习过程中的大脑活动,以了解不同学习策略对大脑的影响。通过这种研究,教育工作者可以设计出更有效的教学方法,提高学生的学习效果。此外,EEG神经反馈技术被用于心理干预,帮助个体调节情绪和认知状态。
3.空间、产品、建筑等工效学设计
EEG和fNIRS联合系统可用于研究个体在不同空间环境下的大脑活动模式。例如,在复杂的空间布局中,通过EEG捕捉瞬时脑电活动,fNIRS测量大脑组织的血液氧合水平,揭示个体在空间导航、空间记忆等任务中的神经机制,为优化空间设计提供依据。
EEG可用于评估用户在使用产品过程中的脑电活动,通过分析脑电特征,如α波、β波等,了解用户在使用产品时的认知负荷和情绪状态。例如,在测试电子产品时,EEG可以帮助设计人员发现产品界面设计中的潜在问题,优化产品的交互设计,提高产品的用户体验。