脑机接口将成真?未来战场或能用意念决胜千里之外

2018-05-28 19:07 来源:解放军报 
2018-05-28 19:07:48来源:解放军报作者:责任编辑:张璋

  “脑机接口”技术或让“读心术”成为现实——

  未来战场如何“脑洞大开”

  ■张小敏 许玥凡

  还记得科幻电影《阿凡达》中的男主角杰克吗?他竟然可以通过思维控制“外星人”的躯体。这种堪称“黑科技”的神奇技术,就是“脑机接口”技术。它通过对脑电波信号的监测,分析推断人的想法和目的,进而产生对应的调节和控制信号,实现与外界设备的实时交互。

  随着“脑机接口”技术的日益成熟,未来战场或将实现士兵大脑与武器系统的直接连接,进一步推动人与装备的有机融合,此技术或将开启智能化战争的新天地。如今,美国国防部高级研究计划局正积极开展“脑机接口”相关领域技术研发,《经济学人》杂志还重点介绍了通过“意念”控制机器的方法,标志着这种“心灵感应”正在从想象变成现实。

  从“善解人意”

  到“脑控”成真

  近日,美国国防部牵头投资的多个研究项目,主要致力于开发高分辨率脑神经接口。事实上,不仅是美国军方,美国科技界也不愿在即将到来的“脑控时代”被甩在身后。为实现人脑与计算机的连接,Facebook创始人扎克伯格也在积极推动“脑机接口”研究,旨在研发出更加“善解人意”的计算机,实现以人的“意念”完成键盘、鼠标等输入操作。

  所谓“脑机接口”技术,就是在大脑与外部设备之间创建直接连接的信息通路。“脑机接口”单向通信时,主要是通过对脑电波信号的监测,分析推断人的想法和目的,产生对应的调节和控制信号,计算机收到大脑“传送”来的指令后,进而开展相关操作。双向“脑机接口”则允许大脑与外部设备间展开双向信息交换,仿佛是用大脑跟电脑说“悄悄话”。当然,在“脑机接口”中,“脑”泛指有生命形式的大脑或神经系统,“机”则包括任何能进行处理或计算的外部设备。

  “脑机接口”技术的产生并不久远。在上世纪70年代,“脑机接口”技术的概念萌发。1988年,美国研究人员首次实现了用大脑直接控制虚拟打字机。紧随其后,瑞士研究人员实现了让轮椅按人脑意识行走。2013年,英国研究人员首次开发出可用于控制飞船模拟器的“脑机接口”装置。美国研究人员又在此基础上进行了后续改建,使得人们可通过戴在头上的装置控制飞船模拟飞行。如今,研究人员通过头发丝一样细的弹性纤维,成功地将光、电和化学信号组合传输到大脑中,为实现大脑不同区域间的态势感知提供了新的思路,有望进一步突破“脑机接口”信息传输的技术瓶颈。

  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。

  制 图:郭烨瑾

[责任编辑:张璋]

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