上海交大學生用人腦“意念控制”了蟑螂腦

科幻電影《阿凡達》虛構了利用“腦-腦接口”技術實現異體生物控制的科學夢想，日前，這一想法在上海交通大學機械與動力工程學院機器人研究所生機電及生物機器人實驗室得以實現。碩士研究生李廣曄在導師張定國的指導下，利用人類的大腦意念遙控活體蟑螂。

該成果獲得2015年國際機器人與自動化學會（IEEE RAS）學生視頻競賽第二名，並將在機器人頂級會議ICRA2015上展示。

該研究建立起了人腦與蟑螂大腦的功能性“腦-腦接口”，把人腦信號發送到了蟑螂大腦，實現了人腦對蟑螂運動的遠程無線控制。控制者頭部佩戴便攜式無線腦電採集設備，控制者根據視覺反饋和視覺刺激，腦部產生方向控制意圖；計算機程序解碼腦電信號，識別控制者的控制意圖，控制意圖轉換為控制指令後無線發送到蟑螂的電子揹包接收器；蟑螂腦部的觸角神經被植入了電刺激的微電極，這樣就製作出了一個可控的活體“機器動物”。利用藍牙通信技術，建立計算機同電子揹包的無線通訊，電子揹包可接收來自控制者大腦的指令，通過侵入式神經電刺激技術向蟑螂的觸覺神經發送特定模式的電脈衝，進而實現人腦對蟑螂運動的控制。

這項研究實現了人腦實時控制活體蟑螂走S形軌跡和Z形軌跡等任務。研究者指出，此項技術拓展了傳統的腦機接口技術，初步嘗試了“阿凡達”式的腦-腦通訊，將來亦可用於現實中複雜地形偵查、排險等操作，還為“腦聯網”的興起儲備技術奠定基礎。

據悉，研究者近期還將繼續改進控制模式，實現多人協同控制多隻蟑螂競賽模式演示。（以上載於微信公號“上海交通大學”，作者李廣曄）

據微信公眾號鈦媒體（ID:taimeiti），自從人類知道身體的控制中樞是大腦而非心臟之後，相關的科學研究就方興未艾、風靡全球了，但因人類大腦過於複雜，有關腦電波的研究連綿了大約60年，也沒能取得突破性進展，就更不要提什麼重要應用了。

在全部的研究成果中，最具審美性的只是幾本不錯的科幻小説和電影，比如由黑寡婦斯嘉麗主演的電影《超體》，充分闡釋人類大腦的強大，現在社會中之所以還有那麼多二逼，最根本的原因在於對大腦過低的利用率，事實上，強悍如愛因斯坦的大腦開發程度也不到10%，至於馬克思、孔子之類聖人可能就更低了。大腦利用率的理論還能解釋我們與外星人的關係。眾所周知，外星人存在已是科技界公認的事實，人類在數十年來也不斷向外太空發送信號，但卻從未收到任何回覆，一種解釋是外星生物頭腦利用率更低，尚不足以識別人類信號，而另一種解釋是，他們的頭腦利用率更高，不屑於同人類交流，正如，我們也不想和跳騷、蟑螂説話。基於UFO的先進性，筆者更傾向於後一種解釋。

另一部科幻鉅製《阿凡達》的場景則更接近現實，在潘多拉星上，下身癱瘓的海軍上將，利用複雜的可穿戴設備收集腦電波信號，並且用這些信號操控着人造的阿凡達。只是現有的研究成果遠不能進行電影中複雜的操作，更不要説什麼情感交流和執行高級任務了。

其實，腦波本質上就是一種電信號。人類的各種活動都會產生能量不等的電信號，比如心臟跳動時會產生1~2毫伏的電壓，眼睛開閉會產生5~6毫伏的電壓，而人類想入非非之時，大腦則會產生0.2~1毫伏的電壓，諸如興奮、緊張、昏迷、抑鬱等情緒則會影響大腦電信號的能量。按照簡單的邏輯講，腦電波技術最根本的思路就是採集人類思考時產生的電信號，利用大數據技術找出規律性，從而進一步翻譯成機器可識別的信號。整個邏輯的描述僅僅有二三十個字，但其中的每一個環節都會衍生出大量的尖端技術，換句話説，每一個環節都需要強大的科技做支撐，而但凡有任何的突破，之於人類都是難以言表的美麗畫面。

方興未艾，從“意志”控制的玩具開始

如前文所述，人類之於腦電波的研究已經延綿了60多年，除了審美性極強的小説和影片之外，也零零散散地取得了一些小成果，最起碼，我們基本搞明白了腦電波的基本原理，事實上，連百度百科都能把這項技術解釋得像那麼回事兒。此外，在一些先進的科技展覽上和前沿科技公司的實驗室裏，也時常會出現一些讓人興奮的實驗產品，比如2009年的CES展覽上，一款名叫MindFlex的玩具震驚世界，玩家可以用“意志”讓小球懸浮到空中，而且穩定程度會隨着玩家意念的專注度而有所變化。隨後，不僅這款玩具被搶購一空，而它使用的核心腦電波技術也開始滲入臨牀醫學、健康養生、乃至可穿戴設備領域。

迄今為止，人類在科技領域取得了琳琅滿目的成就，作為現代人可能沒啥大感覺，畢竟，連筆者的兒子都覺得iPad是個挺簡單的東西，但真正的事實是，固然科技的每一次進步都是偉大的，但實現它的過程卻並不轟轟烈烈。如今的腦電波技術也正處於探索階段，充滿着失敗、嘲笑和尷尬，唯一幸運的是，它趕上了一個媒體發達的時代，才有機會把自己的雛形提前展露出來：

腦電波的研究邏輯中，第一個步驟就是收集電信號，這需要複雜的設備和運算邏輯。目前，一些硅谷的創業公司已經把龐大的腦電波監測設備縮減成了一個頭戴式耳機的大小，這種進步同PC電腦的發展有異曲同工之妙。而當運算邏輯足夠成熟時，腦電波技術能在臨牀上進行腦部疾病的探索，到了那個時代，腦出血的地位可能也就跟咳嗽一樣，喝點藥就能在一下午的時間內痊癒了；而一旦人類對自己的大腦有了更深入瞭解，就會自行創造出有利於生命存活的環境，事實上，波士頓某大學實驗室內，科學家已經開始利用腦電波技術+可穿戴設備幫助患者降低心理壓力、讓心臟跳動變慢等等，更讓人興奮的是，腦電波技術產生的電流僅僅是安全電流的1%。

另外，腦電波信號收集最高級的階段應該是“讀心術”的出現，事實上，警察們已經利用相關技術來迫使犯罪嫌疑人招供。試想一下，當大數據完全破解了由人類自身發出的電信號之時，世界上就再不會有“律師”這個行業了。

在腦電波研究邏輯中的第二部分，應該就是一場人機交互方式的大革命了，就好像聲控、語音、觸摸、按鍵等等，事實上，前文提到的玩具Mind Flex就已經是這個邏輯的雛形了，而《阿凡達》中的橋段則是這個邏輯的高級應用。最新的實驗設計中，可穿戴設備採集的腦電波能夠被轉化成電腦信號，在進行簡單的數據運算之後，通過Wi-Fi傳遞給消費電子設備，以完成各種動作…如果非要給這些實驗起一個拉風的名字，筆者認為應該是“意念控制”。

隨着消費類電子技術的發展，家庭中的設備越來越多，消費者正開始討厭一切都要由雙手完成的情景，於是，Siri語音被看做是下一場人機交互革命，也正式嗅到了這個商機，腦電波技術也披上了“人機交互革命”的外衣，只是同Siri一樣，腦電波只是帶來了理論上的革命。

（本文來自微信公眾號鈦媒體）