讀懂“腦語”

沒那么簡單

被稱為“三磅宇宙”的人腦不僅是人體中最復(fù)雜的部分，也是一個(gè)高度復(fù)雜的信息處理中心，數(shù)以十億計(jì)的神經(jīng)元通過相互連接進(jìn)行信息交流，并通過整體協(xié)作來完成各種認(rèn)知任務(wù)。“腦機(jī)接口”技術(shù)要發(fā)展成熟，遇到的核心技術(shù)難點(diǎn)包括大腦神經(jīng)生物信號采集及處理、人機(jī)高效協(xié)同等。如何高效采集到腦電信號并成功“解碼”，能否將人腦的思維活動(dòng)轉(zhuǎn)換為指令信號，都考驗(yàn)著涉及機(jī)械動(dòng)力、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、信息工程等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的研究水平。

還記得在2014年巴西世界杯開幕式上，一名癱瘓少年通過大腦控制外骨骼開出的那一球嗎？之所以能夠用“意念”驅(qū)動(dòng)外骨骼，正因?yàn)椴捎昧恕澳X機(jī)接口”技術(shù)?！澳X機(jī)接口”的主要功能就是捕捉人腦在進(jìn)行思維活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的一系列腦電波信號。通過對腦電波信號進(jìn)行特征提取、功能分類，就能辨別人的真實(shí)意圖。不過，“腦機(jī)接口”是一項(xiàng)復(fù)雜的交叉學(xué)科，實(shí)現(xiàn)巴西世界杯的開球一腳，足足耗費(fèi)了研究人員2年時(shí)間開展技術(shù)攻關(guān)。

即便是實(shí)現(xiàn)了信號的高效采集，“腦機(jī)接口”技術(shù)還面臨著一個(gè)最大的“攔路虎”，那就是大腦本身。目前，人們對于大腦的了解依舊不深，對諸如大腦的運(yùn)行方式、記憶如何形成等復(fù)雜功能更是知之甚少。伴隨著神經(jīng)科學(xué)與機(jī)器學(xué)習(xí)的快速發(fā)展，未來人們有望進(jìn)一步識別神經(jīng)活動(dòng)模式，揭示出更多“大腦的秘密”。

用“意念”

決勝千里之外

你能想象，未來可以通過意念直接駕駛戰(zhàn)斗機(jī)升空作戰(zhàn)嗎？在美國國防部高級研究計(jì)劃局開展的項(xiàng)目中，就有這樣一個(gè)“腦洞大開”的項(xiàng)目。研究人員通過在人體內(nèi)植入信號探針，讓全身癱瘓人士通過意念控制機(jī)械手臂，不僅實(shí)現(xiàn)了給自己喂食，甚至還能完成擊掌和豎起大拇指等動(dòng)作。

研究人員隨后通過一系列復(fù)雜試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了通過意念在飛行模擬器上操控F-35戰(zhàn)機(jī)。此舉不需要像其他飛行員那樣進(jìn)行復(fù)雜的操作培訓(xùn)，這名“飛行員”只要想象自己想要怎么飛就好。

美軍從本世紀(jì)初就開始探討“腦機(jī)接口”技術(shù)在軍事領(lǐng)域的具體應(yīng)用方式。2004年，美國國防部相繼資助多個(gè)實(shí)驗(yàn)室開展“思維控制機(jī)器人”研究，還廣泛涉獵腦聽器、心靈及生理響應(yīng)系統(tǒng)、無線電催眠發(fā)生器等多項(xiàng)“腦機(jī)接口”技術(shù)研發(fā)。目前，其研究出的“認(rèn)知技術(shù)威脅預(yù)警”項(xiàng)目，可輔助士兵在2~3秒內(nèi)識別視距范圍內(nèi)100個(gè)威脅目標(biāo)。2013年，美國國防部高級研究計(jì)劃局披露了一項(xiàng)名為“阿凡達(dá)”的研究項(xiàng)目，旨在通過意念遠(yuǎn)程操控“機(jī)器戰(zhàn)士”，以代替士兵在戰(zhàn)場上完成各類作戰(zhàn)任務(wù)。

“腦機(jī)接口”技術(shù)在武器裝備發(fā)展方面具有巨大的應(yīng)用潛力，它允許士兵直接通過大腦控制武器裝備，將深刻影響并改寫未來戰(zhàn)爭的游戲規(guī)則。早在2013年，美國國防部高級研究計(jì)劃局就開始自主式雙足機(jī)器人的研究，其遠(yuǎn)程“控制端”正是士兵的大腦。目前已研制成功的腦電波遙控直升機(jī)，通過大腦信號遠(yuǎn)程操控，躲避障礙物的成功率高達(dá)90%。研究表明，采用“腦機(jī)接口”技術(shù)，可提高作戰(zhàn)人員操控武器裝備的靈活性和敏捷性。

同時(shí)，“腦機(jī)接口”技術(shù)所賦予武器裝備“隨心所動(dòng)”的智能化特征，也將進(jìn)一步提高士兵戰(zhàn)場態(tài)勢感知與目標(biāo)探測能力，對武器裝備發(fā)展應(yīng)用、戰(zhàn)場博弈“攻防之術(shù)”產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。