读懂“脑语”
没那么简单
被称为“三磅宇宙”的人脑不仅是人体中最复杂的部分,也是一个高度复杂的信息处理中心,数以十亿计的神经元通过相互连接进行信息交流,并通过整体协作来完成各种认知任务。“脑机接口”技术要发展成熟,遇到的核心技术难点包括大脑神经生物信号采集及处理、人机高效协同等。如何高效采集到脑电信号并成功“解码”,能否将人脑的思维活动转换为指令信号,都考验着涉及机械动力、机器学习、神经科学、认知科学、信息工程等相关技术领域的研究水平。
还记得在2014年巴西世界杯开幕式上,一名瘫痪少年通过大脑控制外骨骼开出的那一球吗?之所以能够用“意念”驱动外骨骼,正因为采用了“脑机接口”技术。“脑机接口”的主要功能就是捕捉人脑在进行思维活动时产生的一系列脑电波信号。通过对脑电波信号进行特征提取、功能分类,就能辨别人的真实意图。不过,“脑机接口”是一项复杂的交叉学科,实现巴西世界杯的开球一脚,足足耗费了研究人员2年时间开展技术攻关。
即便是实现了信号的高效采集,“脑机接口”技术还面临着一个最大的“拦路虎”,那就是大脑本身。目前,人们对于大脑的了解依旧不深,对诸如大脑的运行方式、记忆如何形成等复杂功能更是知之甚少。伴随着神经科学与机器学习的快速发展,未来人们有望进一步识别神经活动模式,揭示出更多“大脑的秘密”。
用“意念”
决胜千里之外
你能想象,未来可以通过意念直接驾驶战斗机升空作战吗?在美国国防部高级研究计划局开展的项目中,就有这样一个“脑洞大开”的项目。研究人员通过在人体内植入信号探针,让全身瘫痪人士通过意念控制机械手臂,不仅实现了给自己喂食,甚至还能完成击掌和竖起大拇指等动作。
研究人员随后通过一系列复杂试验,实现了通过意念在飞行模拟器上操控F-35战机。此举不需要像其他飞行员那样进行复杂的操作培训,这名“飞行员”只要想象自己想要怎么飞就好。
美军从本世纪初就开始探讨“脑机接口”技术在军事领域的具体应用方式。2004年,美国国防部相继资助多个实验室开展“思维控制机器人”研究,还广泛涉猎脑听器、心灵及生理响应系统、无线电催眠发生器等多项“脑机接口”技术研发。目前,其研究出的“认知技术威胁预警”项目,可辅助士兵在2~3秒内识别视距范围内100个威胁目标。2013年,美国国防部高级研究计划局披露了一项名为“阿凡达”的研究项目,旨在通过意念远程操控“机器战士”,以代替士兵在战场上完成各类作战任务。
“脑机接口”技术在武器装备发展方面具有巨大的应用潜力,它允许士兵直接通过大脑控制武器装备,将深刻影响并改写未来战争的游戏规则。早在2013年,美国国防部高级研究计划局就开始自主式双足机器人的研究,其远程“控制端”正是士兵的大脑。目前已研制成功的脑电波遥控直升机,通过大脑信号远程操控,躲避障碍物的成功率高达90%。研究表明,采用“脑机接口”技术,可提高作战人员操控武器装备的灵活性和敏捷性。
同时,“脑机接口”技术所赋予武器装备“随心所动”的智能化特征,也将进一步提高士兵战场态势感知与目标探测能力,对武器装备发展应用、战场博弈“攻防之术”产生深远影响。