腦機接口”技術:讓“腦控”成為現實


    來源:解放軍報  作者:本報記者 王握文 特約記者 李 治  時間:2015-05-21


    胡德文,國防科技大學教授、博士生導師,長期從事腦科學與認知科學研究,主持國家863計劃等10多項課題研究,獲國家自然科學獎二等獎。


    單兵系統


    虛擬現實


    聯合作戰

        核心提示

        2014年世界杯開幕式上,巴西一名殘疾人利用腦控技術完成開球,向全世界觀眾展示了腦科學技術發展的魅力。國際腦研究組織宣布,21世紀是“腦科學時代”。

        視點聚焦

        人腦的智能

        科學源于幻想,這話有一定道理。電影《阿凡達》男主角是一位坐在輪椅上的殘障人士。然而,他卻可以用思維去控制一具人造“外星人”軀體,演繹了一場“心靈感應”的神奇。電影《環太平洋》中,“機器人”大戰外星球怪獸,更讓鋼鐵之軀的機器人獲得了人腦的智能。

        神奇科幻正逐步走向現實。這得益于“腦機接口”技術的創新發展,自上世紀70年代“腦機接口”技術誕生以來,經過近半個世紀的發展,如今已能實時捕捉大腦復雜神經信號,并用來直接控制外部設備,使得人和機械可以作為一個生命不同組成部分而共存。人腦思維控制外部物體不再是幻想,電影中的科幻情景已開始大步走進人們的生活。

        外部設備 如何讀懂大腦神經信號

        人的大腦是一個高度復雜信息處理系統,它由數十億的神經元通過相互連接來進行信息交流,以整體協調方式來完成各種各樣的認知任務。

        在人類進化過程中,科學家發現,當人的大腦在進行思維活動、產生意識或受到外界的刺激(如視覺、聽覺等)時,伴隨其神經系統運行的會有一系列電活動,從而產生腦電信號。“腦機接口”技術就是通過采集大腦皮層神經系統活動產生的腦電信號,經過放大、濾波等方法,將其轉化為可以被計算機識別的信號,從中辨別人的真實意圖。其核心技術主要包括大腦神經生物信號采集技術、大腦神經生物信號處理技術、人機高效協同技術等。

        就是說,人腦想執行某個操作,不需要通過肢體動作,通過“腦機接口”技術,即可讓外部設備讀懂大腦神經信號,并將思維活動轉換為指令信號,來實現人腦思維的操控。

        意念控制 極具潛力的研究方向

        自美國科學家提出“腦機接口”技術命題后,便成為腦科學與認知科學領域一個極具潛力的前沿研究方向。1988年,美國科學家實現了用大腦控制虛擬打字機操作。瑞士科學家加朗領導的研究團隊,實現了輪椅按人腦意識控制行走。2006年,日本研制出“混合輔助腿”,不僅能幫助殘疾人以每小時4公里的速度行走和毫不費力地爬樓梯,而且可以托起40公斤的重物。2013年3月,英國研究人員開發出第一種用于控制飛船模擬器的“腦機接口”裝置,美國科研人員又創建了計算機模擬程序,戴在頭上后通過人腦意念便可控制飛船模擬飛行。

        在我國,國防科技大學認知科學基礎研究團隊經過20多年的研究,現已實現讓機器人按照人腦的思維自由行走或執行某項操作。裝有“腦機接口”裝置的汽車,可以不通過人的肢體操作,而是通過采集腦信號,便可按照人腦的思維意識啟動、加減速或轉彎,時速可達5至10公里。

        發展應用 軍事強國群雄逐鹿

        腦機接口,人機交互,為武器裝備操控提供了全新的智能化發展方向。

        新世紀之初,美國就開始探討“腦機接口”技術軍事應用,投入巨資研究武器與人相互作用機理,研究用人的意念控制機器人士兵,以降低戰爭傷亡率。2004年,美又資助多個實驗室進行“思維控制機器人”研究,還聯合商業研發機構和地方政府開展腦聽器、心靈及生理響應系統、無線電催眠發生器等多項“腦機接口”技術研發。其“認知技術威脅預警”項目,已獲得初步科研成果,可使士兵在2~3秒內識別視場范圍內100個威脅目標。美空軍還利用“腦機接口”技術,著力研究肌體協同控制。

        2013年,美國防部披露了一項“阿凡達”研究項目,計劃在未來實現能夠通過意念遠程操控“機器戰士”,以代替士兵在戰場上作戰,遂行各種戰斗任務。未來,賦予武器裝備“隨心所動”的智能化操作,將不再是神話。

        前景廣闊 加速邁向腦科學時代

        腦科學具有廣闊的應用前景,世界經濟強國傾力加緊研究。20世紀90年代,美國率先提出“腦的十年計劃”,歐盟成立了“歐洲腦的十年”委員會,國際腦科學組織也采取多種舉措推動腦科學研究發展。1995年,日本政府宣布投入200億美元實施“腦科學時代”計劃,把“認識腦、保護腦、創造腦”作為腦研究三大目標。2013年4月2日,美國總統奧巴馬正式宣布開展人腦研究計劃。同年,歐盟計劃啟動為期10年的“歐洲人類大腦研究計劃”,希望能模擬一個完整大腦功能。目前,西方的著名大學幾乎都設有腦科學研究機構,一些企業也紛紛加入研究行列。

        在我國,腦科學與認知科學被列入《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》八大前沿科學問題之一,強調要加強“腦發育、可塑性與人類智力的關系”研究。2013年,作為“事關我國未來發展的重大科技項目”之一的“中國腦計劃”正式啟動。

        21世紀,被稱為“生命科學、腦科學的百年”或“腦研究世紀”,伴隨著腦科學和認知科學的興起與發展,以人類為中心的認知與智能活動研究,已進入發展新階段。

     

    設為主頁】【打印】【返回頂部
     
     
     
        
     

     

    特黄特色大片免费播放