第195章 神經信號
沈一鳴盯著顯示屏上那條鋸齒狀的波形，手裡的咖啡已經涼了。
波形在屏幕上跳動，像一條不安分的蛇。左側的噪聲峰值幾乎和有效信號等高，採集到的神經電信號被淹沒在環境干擾里，解碼算法無從下手。
已經連續工作七十二小時了。
聯合實驗室成立三周，第一個課題的進展遠比預期艱難。NX-30晶片的1024個通道同時工作，採集能力強，但數據量大不等於數據質量高。神經信號天然微弱，腦電波的電壓在微伏級別，而實驗室的電磁干擾動輒達到毫伏量級。
沈一鳴試過帶通濾波、獨立成分分析、小波去噪，效果都一般。噪聲降了一些，有效信號也跟著損失。信噪比改善幅度卡在百分之三十，再往上推不動了。
左城是早上七點來到實驗室的。他推開門，看到沈一鳴坐在工位上，桌上擺著三個空咖啡杯。
你昨晚沒回去？
沈一鳴說，回去了，凌晨兩點，四點又來了。左城，這個噪聲的問題比我想像的難。你過來看一下。
左城拉了把椅子坐下，看了幾分鐘波形。
問題在哪兒？
沈一鳴說，信號源是神經電信號，帶寬在三百赫茲到三千赫茲之間。但實驗室的工頻干擾在五十赫茲，肌電干擾在三百到五百赫茲，這段頻率和有效信號的低頻部分重疊。用硬體濾波不夠精細，用軟體濾波損失信號。
左城沒有立刻說話。他想起了一件事。
去年天穹衛星的數據回傳項目里，有一個類似的問題。衛星到地面的通信鏈路受到電離層信號擾動，頻段和有效數據部分重疊，不能簡單濾除，得用自適應算法實時估計擾動特徵，再從信號里減去。左城當時用系統整合過一個改進版本。
他打開系統面板，在心裡操作。
面板上當前積分顯示667分。他在商業航天枝幹和AI枝幹之間調出跨枝幹融合選項，找到衛星通信信號處理模塊里的自適應噪聲抑制算法，把它和神經信號特徵進行匹配分析。
系統提示：融合可行，消耗5積分，生成神經信號自適應噪聲抑制算法，支持實時估計干擾特徵，預計信噪比提升60%。
左城確認。積分從667降到662。
他關掉面板，對沈一鳴說，我有個思路。衛星通信里有一套處理方法，不是直接濾掉某個頻段，而是實時建立一個干擾模型，每隔幾毫秒更新一次，把估計到的干擾成分從原始信號里減去。這樣可以在不損失有效信號的前提下壓制噪聲。
沈一鳴皺了皺眉，說，這個思路我知道，叫自適應干擾抵消。問題是神經信號里的干擾來源太多，肌電、工頻、設備本身的電子噪聲，參數差異很大，實時建模的計算量能不能撐住？
左城說，用低階自回歸模型來估計干擾，參數少，更新快。再加一個基於信號統計特性的置信度加權，讓算法自動判斷哪些成分是干擾，哪些是有效信號。具體的實現我寫一個框架，你在上面調參。
沈一鳴說，這要多久？
左城說，框架今天給你。
他坐到空閒的工作站前，打開編輯器，開始寫代碼。腦子裡那些算法細節清晰得像是剛剛複習過，每一行落地都準確。
一個多小時後，他把框架的核心模塊發給了沈一鳴。
沈一鳴看著代碼，說，你這個置信度加權的部分，用的是滑動窗口的方差估計，窗口長度怎麼定？
左城說，先試二十毫秒，對應六百個採樣點，基本能覆蓋一個完整的神經電位波形。你跑起來看效果，不行再調。
沈一鳴把框架接入測試數據，運行。
顯示屏上的波形開始變化。鋸齒狀的噪聲峰值逐漸壓下去，有效的神經電位波形慢慢浮現出來，那些尖銳的動作電位信號變得清晰可辨。
信噪比的數值開始跳動，從之前的十一分貝往上爬，越過了二十分貝，最後穩定在了二十三點七分貝。
沈一鳴盯著這個數字，沉默了幾秒，說，提升了百分之六十多。
左城說，達到醫療級信號質量的標準了嗎？
沈一鳴查了一下參數表，說，達到了。醫療級的門檻是二十分貝，我們現在是二十三點七，還有餘量。
左城說，好。把這個算法整理成模塊，寫進聯合實驗室的技術文檔。
這時唐寧從實驗室另一側走過來，她手裡拿著一疊列印好的標註數據，步子很快。她看了一眼顯示屏上的波形，說，信噪比上來了？
沈一鳴說，提升了百分之六十三，已經到醫療級了。
唐寧說，這麼快？她看了左城一眼，說，是左總的方案？
左城說，沈一鳴調的參，功勞算他的。
唐寧把數據放到沈一鳴桌上，說，我把第一批標註數據整理好了，三百個運動想像片段，每個都標註了對應的動作類型。可以開始訓練解碼模型了。
沈一鳴說，先等一下，我把濾波模塊跑完整的驗證集，確認穩定了再接後面的流程。
左城站起來，活動了一下肩膀，說，陳明輝呢？
唐寧說，他在硬體區調試新的電極定位夾具，說要提高植入精度。
左城說，把今天的進展發給陳明輝，讓硬體那邊配合評估一下。
唐寧點頭，說，好。
左城走出實驗室，在走廊里站了一會兒。外面的窗戶正對著南邊的園區，在陽光下泛著光。
他在心裡重新梳理了一遍進度。信號質量問題解決了，這是第一步。接下來是解碼算法，然後是臨床申報，最後是志願者招募。每一步都有變量，但方向是清晰的。
走廊盡頭，於穎推開玻璃門走進來，手裡拿著兩杯咖啡。
聽說信號質量有突破了？
左城說，噪聲壓下去了，信噪比達到醫療級。
於穎遞給他一杯咖啡，說，沈一鳴怎麼樣？
左城說，他連續工作了七十多小時，但狀態還行。
於穎說，你別把人往死里用。
左城說，是他自己不肯走的。
於穎說，那也是。她想了一下，說，下一步就是解碼模型了？
左城說，對。信號質量有了，數據也有了，就看算法能不能把準確率推上去。我們的目標是突破九十。
於穎說，九十是個很高的門檻。
左城說，應該能到，只是需要一些時間。
他接過咖啡，喝了一口。隔著走廊的玻璃牆，能看到沈一鳴正在對著屏幕調整參數，神情專注，完全沒有注意到走廊里的兩人。
三周解決了信號質量，下一戰是解碼。
波形在屏幕上跳動，像一條不安分的蛇。左側的噪聲峰值幾乎和有效信號等高，採集到的神經電信號被淹沒在環境干擾里，解碼算法無從下手。
已經連續工作七十二小時了。
聯合實驗室成立三周，第一個課題的進展遠比預期艱難。NX-30晶片的1024個通道同時工作，採集能力強，但數據量大不等於數據質量高。神經信號天然微弱，腦電波的電壓在微伏級別，而實驗室的電磁干擾動輒達到毫伏量級。
沈一鳴試過帶通濾波、獨立成分分析、小波去噪，效果都一般。噪聲降了一些，有效信號也跟著損失。信噪比改善幅度卡在百分之三十，再往上推不動了。
左城是早上七點來到實驗室的。他推開門，看到沈一鳴坐在工位上，桌上擺著三個空咖啡杯。
你昨晚沒回去？
沈一鳴說，回去了，凌晨兩點，四點又來了。左城，這個噪聲的問題比我想像的難。你過來看一下。
左城拉了把椅子坐下，看了幾分鐘波形。
問題在哪兒？
沈一鳴說，信號源是神經電信號，帶寬在三百赫茲到三千赫茲之間。但實驗室的工頻干擾在五十赫茲，肌電干擾在三百到五百赫茲，這段頻率和有效信號的低頻部分重疊。用硬體濾波不夠精細，用軟體濾波損失信號。
左城沒有立刻說話。他想起了一件事。
去年天穹衛星的數據回傳項目里，有一個類似的問題。衛星到地面的通信鏈路受到電離層信號擾動，頻段和有效數據部分重疊，不能簡單濾除，得用自適應算法實時估計擾動特徵，再從信號里減去。左城當時用系統整合過一個改進版本。
他打開系統面板，在心裡操作。
面板上當前積分顯示667分。他在商業航天枝幹和AI枝幹之間調出跨枝幹融合選項，找到衛星通信信號處理模塊里的自適應噪聲抑制算法，把它和神經信號特徵進行匹配分析。
系統提示：融合可行，消耗5積分，生成神經信號自適應噪聲抑制算法，支持實時估計干擾特徵，預計信噪比提升60%。
左城確認。積分從667降到662。
他關掉面板，對沈一鳴說，我有個思路。衛星通信里有一套處理方法，不是直接濾掉某個頻段，而是實時建立一個干擾模型，每隔幾毫秒更新一次，把估計到的干擾成分從原始信號里減去。這樣可以在不損失有效信號的前提下壓制噪聲。
沈一鳴皺了皺眉，說，這個思路我知道，叫自適應干擾抵消。問題是神經信號里的干擾來源太多，肌電、工頻、設備本身的電子噪聲，參數差異很大，實時建模的計算量能不能撐住？
左城說，用低階自回歸模型來估計干擾，參數少，更新快。再加一個基於信號統計特性的置信度加權，讓算法自動判斷哪些成分是干擾，哪些是有效信號。具體的實現我寫一個框架，你在上面調參。
沈一鳴說，這要多久？
左城說，框架今天給你。
他坐到空閒的工作站前，打開編輯器，開始寫代碼。腦子裡那些算法細節清晰得像是剛剛複習過，每一行落地都準確。
一個多小時後，他把框架的核心模塊發給了沈一鳴。
沈一鳴看著代碼，說，你這個置信度加權的部分，用的是滑動窗口的方差估計，窗口長度怎麼定？
左城說，先試二十毫秒，對應六百個採樣點，基本能覆蓋一個完整的神經電位波形。你跑起來看效果，不行再調。
沈一鳴把框架接入測試數據，運行。
顯示屏上的波形開始變化。鋸齒狀的噪聲峰值逐漸壓下去，有效的神經電位波形慢慢浮現出來，那些尖銳的動作電位信號變得清晰可辨。
信噪比的數值開始跳動，從之前的十一分貝往上爬，越過了二十分貝，最後穩定在了二十三點七分貝。
沈一鳴盯著這個數字，沉默了幾秒，說，提升了百分之六十多。
左城說，達到醫療級信號質量的標準了嗎？
沈一鳴查了一下參數表，說，達到了。醫療級的門檻是二十分貝，我們現在是二十三點七，還有餘量。
左城說，好。把這個算法整理成模塊，寫進聯合實驗室的技術文檔。
這時唐寧從實驗室另一側走過來，她手裡拿著一疊列印好的標註數據，步子很快。她看了一眼顯示屏上的波形，說，信噪比上來了？
沈一鳴說，提升了百分之六十三，已經到醫療級了。
唐寧說，這麼快？她看了左城一眼，說，是左總的方案？
左城說，沈一鳴調的參，功勞算他的。
唐寧把數據放到沈一鳴桌上，說，我把第一批標註數據整理好了，三百個運動想像片段，每個都標註了對應的動作類型。可以開始訓練解碼模型了。
沈一鳴說，先等一下，我把濾波模塊跑完整的驗證集，確認穩定了再接後面的流程。
左城站起來，活動了一下肩膀，說，陳明輝呢？
唐寧說，他在硬體區調試新的電極定位夾具，說要提高植入精度。
左城說，把今天的進展發給陳明輝，讓硬體那邊配合評估一下。
唐寧點頭，說，好。
左城走出實驗室，在走廊里站了一會兒。外面的窗戶正對著南邊的園區，在陽光下泛著光。
他在心裡重新梳理了一遍進度。信號質量問題解決了，這是第一步。接下來是解碼算法，然後是臨床申報，最後是志願者招募。每一步都有變量，但方向是清晰的。
走廊盡頭，於穎推開玻璃門走進來，手裡拿著兩杯咖啡。
聽說信號質量有突破了？
左城說，噪聲壓下去了，信噪比達到醫療級。
於穎遞給他一杯咖啡，說，沈一鳴怎麼樣？
左城說，他連續工作了七十多小時，但狀態還行。
於穎說，你別把人往死里用。
左城說，是他自己不肯走的。
於穎說，那也是。她想了一下，說，下一步就是解碼模型了？
左城說，對。信號質量有了，數據也有了，就看算法能不能把準確率推上去。我們的目標是突破九十。
於穎說，九十是個很高的門檻。
左城說，應該能到，只是需要一些時間。
他接過咖啡，喝了一口。隔著走廊的玻璃牆，能看到沈一鳴正在對著屏幕調整參數，神情專注，完全沒有注意到走廊里的兩人。
三周解決了信號質量，下一戰是解碼。