●隨著腦科學(xué)的發(fā)展，“個體智能化”時代已經(jīng)到來

●腦科學(xué)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，戰(zhàn)爭形態(tài)將向智能化演進(jìn)

●腦科學(xué)與類腦研究應(yīng)用前景廣闊，但仍需攻堅克難

斗轉(zhuǎn)星移，日月穿梭，人類歷史已進(jìn)入高速發(fā)展的后信息化時代。這一時代一大典型特征就是“個體智能化”，人所接受的信息輸入及與周圍環(huán)境的交互協(xié)調(diào)愈加豐富。

近年來，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備、數(shù)字化智慧城市等新智能浪潮和顛覆性技術(shù)的涌現(xiàn)，使人類社會對大腦思維及行為指令的理解與運(yùn)用達(dá)到全新高度，人腦智能與思維意識的主宰性和引領(lǐng)性正得到前所未有的強(qiáng)化。

在此背景下，對于大腦奧妙的探索及其開發(fā)利用的重要性、迫切性凸顯出來。早在2009年，美國陸軍支持的一份研究報告就明確指出，腦與認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展，將為傳統(tǒng)軍事領(lǐng)域提供全新的認(rèn)知和方向，開辟包括腦機(jī)接口、軍人精神狀態(tài)標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)及軍事認(rèn)知增強(qiáng)技術(shù)等在內(nèi)的新興軍事領(lǐng)域。

腦科學(xué)新原理的發(fā)現(xiàn)與前沿技術(shù)的突破，應(yīng)用于軍事領(lǐng)域可望大幅提升武器裝備智能化水平，對國防和軍事能力建設(shè)產(chǎn)生不可估量的顛覆性影響。

護(hù)腦強(qiáng)腦

在高技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域條件下，先進(jìn)武器裝備的重要性不言而喻，但人依然是戰(zhàn)爭勝負(fù)的決定因素。尤其在現(xiàn)代和未來高信息化和高智能化作戰(zhàn)模式下，以極端環(huán)境下的創(chuàng)傷性腦損傷和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙綜合征為代表的軍因性腦損傷，仍將大量存在。因此，開發(fā)出腦保護(hù)與認(rèn)知增強(qiáng)方面的新型技術(shù)手段，是保障和提升軍事作業(yè)效能的基本要求。

面對戰(zhàn)場需求，軍事腦科學(xué)有望在新型神經(jīng)再生修復(fù)技術(shù)、革新性神經(jīng)調(diào)控技術(shù)、認(rèn)知訓(xùn)練增強(qiáng)方案等方面推出重要研究成果和保障措施。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合新型生物傳感器研發(fā)、人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)、新型可穿戴智能防護(hù)裝備等，科學(xué)家可望在未來全面提升軍事人員的健康防護(hù)水平、增強(qiáng)軍事認(rèn)知效能，打造“超級戰(zhàn)士”。以美國國防高級研究計劃局為例，其啟動的眾多項(xiàng)目之一，就旨在研究“神經(jīng)重播”在形成記憶與回憶過程中的作用，從而幫助人腦更好地產(chǎn)生學(xué)習(xí)記憶能力，更快地掌握軍事訓(xùn)練技能。

近年來，美軍還投入大量資源，研究通過超聲、激光、電、磁等方式對大腦的特定區(qū)域加以刺激，從而達(dá)到提升人腦機(jī)能、保持軍事行動高效的目的。2019年《自然·神經(jīng)科學(xué)》雜志報道，對70歲以上老年人大腦特定區(qū)域進(jìn)行經(jīng)顱交流電刺激后，竟能使老年人大腦記憶力恢復(fù)至20歲水平。

戰(zhàn)場上，士兵的生理、認(rèn)知和心理風(fēng)險始終存在，保持高度的健康和認(rèn)知狀態(tài)，對于保障軍事任務(wù)的順利完成無疑至關(guān)重要。以軍事腦科學(xué)為突破口，開發(fā)革新性腦保護(hù)與認(rèn)知增強(qiáng)技術(shù)，在保障和提升官兵軍事技能方面具有重大應(yīng)用潛力。

類腦智能

開發(fā)基于模仿人類大腦工作原理的類腦智能，已成為人工智能取得突破的一條重要途徑，必將對軍事技術(shù)與裝備發(fā)展方向產(chǎn)生重大牽引作用。

當(dāng)前人工智能發(fā)展的主流技術(shù)尚處在以數(shù)據(jù)智能為主階段，高度依賴建模和巨大計算資源，缺乏自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和高度并行運(yùn)算能力，且邏輯與推理能力較弱，而受大腦神經(jīng)運(yùn)行機(jī)制和認(rèn)知行為啟發(fā)的類腦智能，可以彌補(bǔ)當(dāng)前數(shù)據(jù)智能的局限與不足。更為關(guān)鍵的是，類腦智能將顛覆傳統(tǒng)計算機(jī)運(yùn)行架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)新的計算與存儲整合模式，并有望實(shí)現(xiàn)超低功耗。

2014年，美國IBM公司通過模擬大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)造，開發(fā)出模仿百萬個神經(jīng)元和數(shù)億個突觸的第二代“真北”類腦芯片，初步實(shí)現(xiàn)了高效率執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算的方式工作。2015年，美國宣布成功構(gòu)建出由基于模仿突觸結(jié)構(gòu)的“憶阻器”組裝而成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，從而為更大規(guī)模的類腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和類腦智能開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

以軍事應(yīng)用為目標(biāo)，未來科研人員有望開發(fā)出全新的智能化作戰(zhàn)信息處理系統(tǒng)、顛覆性軍事武器裝備和作戰(zhàn)指揮決策系統(tǒng)。這將大幅提升作戰(zhàn)的智能化水平和指揮決策效能，加速推進(jìn)新質(zhì)戰(zhàn)斗力生成和作戰(zhàn)模式轉(zhuǎn)變。

腦機(jī)融合

大腦在不同的思維意識狀態(tài)下，會產(chǎn)生不同的神經(jīng)電信號活動?？蒲腥藛T在對這些特征腦電信號進(jìn)行處理分析基礎(chǔ)上，可將提取出的特征信號解碼后，通過控制指令對外界設(shè)備進(jìn)行有效控制。這種大腦與外界環(huán)境和裝備之間的直接信息交流方式，謂之“腦機(jī)接口”。

通過意念控制機(jī)器設(shè)備是人類一直以來的夢想，而腦機(jī)接口技術(shù)的出現(xiàn)則提供了手段和可能性。在2014年巴西足球世界杯上，一位下肢殘疾的巴西青年，受助于腦機(jī)接口技術(shù)，用自己的腦電波控制機(jī)械外骨骼實(shí)現(xiàn)了第一腳開球；美國杜克大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的猴子甚至可以通過腦機(jī)接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)在麻省理工學(xué)院的機(jī)械臂運(yùn)動的操控；2016年，美國科研人員借助腦機(jī)接口技術(shù)，讓因脊柱損傷而癱瘓的猴子又開始了行走。這些激動人心的進(jìn)展，顯示出腦機(jī)接口巨大的應(yīng)用前景與發(fā)展空間。

在軍事層面，腦機(jī)接口技術(shù)除了有望解決傷殘軍人的肢體功能恢復(fù)外，還有望改變現(xiàn)有的機(jī)械化和信息化武器裝備的操控模式，實(shí)現(xiàn)大腦直接控制武器裝備，即所謂的“腦控”技術(shù)。

目前，英國已初步實(shí)現(xiàn)人腦通過腦機(jī)接口裝置直接控制飛船模擬器的飛行；美國也實(shí)現(xiàn)了利用飛行員的意念對F-35戰(zhàn)機(jī)飛行模擬器進(jìn)行操控駕駛。

隨著技術(shù)愈發(fā)成熟，未來腦控智能化軍事裝備將會越來越多，有望大幅提升武器裝備的打擊效能，真正做到“感知即決策、決策即打擊”，引發(fā)軍事裝備操控模式的深刻變革。

新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用雖然令人振奮，但就目前而言，腦機(jī)接口技術(shù)遠(yuǎn)未成熟，高精度腦電信息的采集與解析仍有諸多瓶頸需要突破，實(shí)現(xiàn)意念及思維活動的精準(zhǔn)靶向輸入和人機(jī)一體，有待于神經(jīng)科學(xué)家與相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者繼續(xù)攻堅克難。

腦腦協(xié)同

隨著腦機(jī)接口技術(shù)的突破與發(fā)展，“腦聯(lián)網(wǎng)”的概念應(yīng)運(yùn)而生。其核心是將多個大腦通過大腦接口協(xié)同起來，實(shí)現(xiàn)彼此之間信息的協(xié)同互換，更加高效地完成復(fù)雜任務(wù)。其典型特征是腦腦協(xié)同和高度智能化。

2013年，美國科研人員通過植入式電極，實(shí)現(xiàn)了距離數(shù)千千米的兩只小鼠大腦之間的相互感知與任務(wù)協(xié)同。次年，歐洲科學(xué)家借助腦電波及相關(guān)設(shè)備，成功將兩個單詞從一位印度志愿者腦中傳送到8000千米外的法國實(shí)驗(yàn)室人員腦海中。報道稱，這是人類首次“幾乎直接”地通過大腦進(jìn)行通信。還有研究稱，借助非侵入式腦腦接口實(shí)驗(yàn)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)者可通過“意念”成功控制另一人的手部運(yùn)動。

當(dāng)前，盡管受限于生物交叉技術(shù)的發(fā)展，“腦聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)遠(yuǎn)未成熟，但我們有充分理由相信，基于大腦智能的生物智能網(wǎng)絡(luò)，必將超越現(xiàn)有信息化技術(shù)和弱人工智能技術(shù)，相關(guān)技術(shù)的開發(fā)運(yùn)用必將加速推進(jìn)軍事領(lǐng)域的顛覆性變革。未來或可開發(fā)出基于“腦聯(lián)網(wǎng)”的腦腦協(xié)同作戰(zhàn)平臺或系統(tǒng)，有望實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場感知、后勤保障、武器裝備與指揮系統(tǒng)的高度優(yōu)化與集成，各作戰(zhàn)環(huán)節(jié)和指揮效能得以最大限度的發(fā)揮，從而在瞬息萬變的戰(zhàn)場態(tài)勢中捕獲稍縱即逝的先機(jī)，實(shí)現(xiàn)出奇制勝。

專家小傳：吳海濤，軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院研究員，國家優(yōu)秀青年基金獲得者，北京市“科技新星”，在國際知名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文40余篇，參編中英文專著和譯著5部。