在日前结束的2018微软“创新杯”全球总决赛上，来自全球33个国家和地区的49支团队齐聚西雅图微软总部激烈角逐。我校的“小猪佩奇队”代表中国取得了全球前15强的好成绩，这是今年中国区的最好成绩，也是四川赛区历史最好成绩。

据了解，微软“创新杯”全球学生科技大赛创办于2003年，是目前全世界参与人数最多、影响力最广的学生科技大赛。我校的“小猪佩奇队”在2018微软“创新杯”全球总决赛上获奖的作品是一款专为ADHD儿童提供治疗的智能小车:“Attention it——基于脑机接口的智能小车”。这款外貌与玩具赛车甚为相似的小车可直接通过人的“脑电波”来控制，它还有一个可爱的名字：“小车佩奇”。

ADHD-注意缺陷多动障碍，这个名字听起来也许有些陌生，但如果告诉你这种疾病的另一个名字，你绝不会感到陌生——“多动症”。

“多动症”是一种多见于儿童的神经疾病，美国疾控中心数据显示，4岁-17岁未成年人的发病率高达9%，也就是每10个儿童中就有一个患者。但是，目前效果最好的药物治疗方法常伴有副作用，可能对儿童造成二次伤害。

那么，还有没有治疗多动症更好的方式？有没有办法能突破传统药物治疗方式的局限？四川大学学子首创的这款“Attention it”智能小车给出了肯定的新答案！

智能小车：

多动症孩子的治疗游戏

“小车佩奇”项目的主研人员为我校软件学院2015级的本科生刘博、宋羽珩和胡紫萍；项目由软件学院辅导员王鹏老师全程专业指导。此前，他们凭借该创新项目从全国205所高校的1022件作品中脱颖而出，获得了2018年微软“创新杯”全球大学生科技大赛中国赛区总决赛一等奖，也因此获得了代表中国参加全球总决赛的资格。

据队长刘博介绍，“智能小车”由一台智能玩具小车和一个用3D打印技术制作的头箍组成。头箍通过与多动症患儿的大脑皮层接触，可发出电磁波和接受反馈电磁波，并利用深度学习识别出三种脑电波——α波、β波、θ波，然后通过专注度公式计算出佩戴者此时的专注度数值。

“智能小车车身配有感应芯片、传输蓝牙、红外避障设备和声控系统等装置，可以用蓝牙接收头箍上脑机接口传来的专注度数值信号，并通过程序设定。游戏时儿童的专注度越高，‘小车佩奇’行驶的就越快。”刘博说。“当多动症儿童患者专注度较低时，智能小车会语音提示儿童提高注意力；达到一定高度时，小车会开始运动，同时播放治疗型音乐。”

多动症患儿最高的专注度值一般在40左右，而正常人在注意力集中的状态下专注度值处于80-100的范围。在长期的游戏状态下进行注意力训练，可帮助患儿延长有意注意时间并提高专注度指数，有利于缓解“多动”症状。因此，小猪佩奇队研发的“小车佩奇”，是在药物治疗之外，开辟了一种以技术结合游戏为多动症儿童提供无痛行为治疗的新模式。

更棒的是，这辆小车可以还面向所有儿童及其家庭进行多动症的早期检测和筛查。也就是说，这款“智能小车”不仅能在孩子玩耍的同时治疗多动症，还能够进行多动症的预先诊断。

目前，团队已经向近十个多动症患儿家庭赠送了“小车佩奇”，后台监测数据显示：一月时间内，多动症儿童的专注度平均值普遍提高了1%。刘博表示：“按照目前制定的训练方案，预期多动症患儿在使用半年后症状会有明显缓解。”

硬技术：

深度学习与脑机接口的碰撞

“小车佩奇”的研发历时5个月，应用了脑机接口和深度学习这样的“硬技术”。队员宋羽珩表示，该智能小车最大的创新点在于它针对现实治疗需求，将脑机接口技术和目前前沿的深度学习技术做了一次结合，“使得两个技术都可以得到很好的应用。”

宋羽珩口中的脑机接口（BCI）是指在人或动物的大脑与外部设备间建立的直接连接通路。BCI可以记录大脑的神经元活动，然后把活动转化为机器语言，让机器执行某项操作，从而实现所谓的用“意念”对物体进行控制。例如瘫痪病人的脑部依旧能思考，但肢体却不听使唤，这时就可通过BCI让机器根据病人脑部活动的指示，帮助病人控制肢体活动、表达想法等。团队也正是利用这一技术实现了多动症患儿通过大脑对智能小车“遥控”的操控。

患儿可以通过大脑“意念”遥控智能小车了，但如何使他们的专注度和小车的运行速度成正相关呢？团队想到了应用深度学习技术来解决这一问题。

深度学习是机器学习中的一种基于对数据进行表征学习的人工智能技术。“我们智能小车项目中的深度学习技术体现在对卷积神经网络（CNN）的有效应用。” 宋羽珩介绍说，卷积神经网络的人工神经元对于大型图像处理有出色表现，它可以对人脑α波、β波和θ波进行分离、完成正确的分类，“而专注度运算所需要的参数就是由卷积神经网络分离出来的人脑α波、β波和θ波。”

软情怀：

愿“小车佩奇”带给患儿快乐

刘博提到，他们私下里给研发的智能小车起了个名字：“佩奇”，“我们希望多动症患儿们在跟‘小车佩奇’玩耍的时候能像被动画片里的粉红猪小妹牢牢吸引那样，精神专注的同时又能感受到发自内心的快乐。”

在队员胡紫萍心中，研发“小车佩奇”最大的意义和价值就在于用科技去帮助弱势群体的出发点和小车所采用的游戏诊疗的理念。“游戏治疗的一个重要功能是以智能小车为载体使多动症儿童将现实中无法处理的情绪改变成象征式能够控制的局面，同时又具有无痛、时间空间便捷性强、经济负担轻的一些列优势，这对于患儿无疑是很好的。”

“如果把同理心跟我们的创新科技前沿相结合，那做出来的东西可能会帮到一些一般商业项目没有帮到的弱势群体，这种结合可以说是支撑着我们三个人做创新设计的初衷。”胡紫萍说。

下一步：

更多合作，更快落地

目前，团队的前期调研数据显示，79%的多动症患儿家长表示愿意尝试，并希望此类产品被推向市场，这给了团队成员极大的鼓励与信心。

下一步，团队希望能与华西医院第二门诊部达成深度合作以获取更多的临床试验数据验证智能小车的治疗效果。刘博告诉大川，“由于行为治疗本身的疗程相对较长，不好急于一时。如果定位成治疗类产品，考虑到医疗相关认证，可能最少需要3－5年的时间产品才会上市。而如果是做成辅助类产品，则很快会与多动症患儿见面。”

关于未来，胡紫萍希望项目后续能够完善语音交互功能和个性化产品包装改进，更希望这个有情怀的项目能够获得更多的认可，真正落地。

“小猪佩奇队”成员在美国领奖

“小猪佩奇队”成员在美国比赛

“小车佩奇”第二代