劉勝

近日，美國神經(jīng)科學(xué)家正在加速完善腦機(jī)接口技術(shù)，一旦成功，科幻小說和現(xiàn)實(shí)之間的界限就將變得更加模糊了。融合了鋼鐵俠的盔甲、黑客帝國式的大腦數(shù)據(jù)、瓦肯人的心靈融合術(shù)般的機(jī)器人將變得觸手可及。

美國東北大學(xué)電子與計算機(jī)工程的副教授丹尼姿·愛多格穆茲如是說：“我覺得一切皆有可能?！?愛多格穆茲專門研究非侵入性腦機(jī)接口。他和同事正在開發(fā)一款由大腦控制的鍵盤以幫助語言障礙患者快速交流。愛多格穆茲說：“目前，我們還沒有達(dá)到斯波克的水平”，他還跟我們分享了一些最具潛力的腦控技術(shù)。

機(jī)器臂可以填補(bǔ)大腦和四肢之間連接阻隔的空缺。去年，研究團(tuán)隊“腦門”（其中包括斯坦福大學(xué)的克里希納·謝諾伊和布朗大學(xué)的約翰·多諾霍）發(fā)明了一個精密機(jī)器臂，成功幫助麻痹癥女患者實(shí)現(xiàn)了動動腦就可以喝咖啡的愿望。另外，匹茲堡大學(xué)神經(jīng)生活學(xué)教授安德魯·施瓦茲和他團(tuán)隊發(fā)明了一個叫做赫克托的機(jī)器臂，幫助病人靠思維就能吃奶酪。

今年初，英國的科學(xué)家為患者移植了世界上首只具備觸感的仿生手。在這只仿生手上，研究人員通過借助電極令仿生手與患者兩臂的神經(jīng)系統(tǒng)相連接，這樣就在患者與仿生手之間建立了雙向聯(lián)系，前者可以控制仿生手，后者則會像真實(shí)的手掌一樣將觸感傳遞回大腦。這是即可以按照大腦信號完成相應(yīng)動作的仿生手技術(shù)之后，人類在腦控技術(shù)方面的又一大進(jìn)步。

與此同時，杜克大學(xué)神經(jīng)工程學(xué)中心主任和醫(yī)師米格爾·尼克雷利斯領(lǐng)導(dǎo)的國際性“重走項目”更是雄心勃勃：目標(biāo)是要發(fā)明全腦控的骨骼康復(fù)機(jī)器人。但是這樣強(qiáng)度的控制目前將需要外科手術(shù)的介入。愛多格穆茲說：“我猜想如果真想控制機(jī)器臂，例如像星際大戰(zhàn)中那樣給天行者盧克安裝機(jī)器臂，未來我們會選擇侵入性技術(shù)。”

愛多格穆茲表示，人們想制作像鋼鐵俠這樣腦控盔甲已經(jīng)有段時間了。事實(shí)上，制作這種盔甲主要是供醫(yī)療使用，其中包括幫麻痹癥患者恢復(fù)運(yùn)動。

去年，非侵入性的“思想行者”骨骼康復(fù)機(jī)器人在比利時首次露面并且目前正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。骨骼康復(fù)機(jī)器人靠一個帶有輕便腦電圖生物傳感器的帽子工作。但是，最近“新科學(xué)家雜志”報道稱傳感器會干擾信號讀取。該項目團(tuán)隊預(yù)計將在未來的五年中將“思想行者”商業(yè)化。

愛多格穆茲說：“如果可以，機(jī)器附屬體并不是人們最想要的。我有一位臨床拍檔天天接觸閉鎖癥患者，他說患者希望越獨(dú)立越好。他們最渴望的是與別人的交流?！?/p>

一些團(tuán)隊正在改善機(jī)器以解碼大腦信號并且將其轉(zhuǎn)化為語音或文字。2009年，波斯頓大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家弗蘭克·岡瑟和他的團(tuán)隊同神經(jīng)信號股份有限公司的菲兒·肯尼迪合作幫助一名閉鎖癥男性患者靠大腦發(fā)出了元音，此舉成了當(dāng)天的頭條新聞。

去年，加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的布萊恩·帕斯麗和同事展示了一種運(yùn)算法則，解釋手術(shù)中患者發(fā)出的信號。該運(yùn)算發(fā)展有助于治療癲癇和腫瘤。他們用其他程序重建了患者手術(shù)中的思維活動。雖然這種方法只能解析幾個字，但是離思維轉(zhuǎn)換器已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

隨著機(jī)器臂的越來越精密，人類也越來越自由。然而，用大腦控制機(jī)器臂同讓癱瘓的四肢恢復(fù)運(yùn)動能力還是有區(qū)別的。

東北大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)教授李·米勒和同事重新研究腦控機(jī)器臂。去年，他們首次展出了一款腦機(jī)接口。該接口繞開了脊髓，直接將信息從大腦傳到癱瘓者手上的肌肉。他們用癱瘓的猴子做實(shí)驗(yàn)，解碼器可以讓猴子抓住并滾動球。愛多格穆茲說：“這是讓癱瘓病人恢復(fù)功能最自然也是最令人興奮的方式了?！?/p>

如果靠自己的力量沒法完成任務(wù)，也許腦控機(jī)器人可以幫上忙。華盛頓大學(xué)計算機(jī)科學(xué)和工程系教授拉杰什·勞和同事正在開發(fā)這種功能的接口。

勞的團(tuán)隊研究了由機(jī)器人研究實(shí)驗(yàn)室“柳樹車庫”制造的叫做霍布斯的類人PR2機(jī)器人。然后建立了一個系統(tǒng)，使得人們戴上電極帽就可以遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制霍布斯。讓他完成像從桌上選東西，舉起來并且拿到指定位置這樣的基本指令。

雖然該系統(tǒng)依賴于表層大腦信號，但是機(jī)器人還是成功完成了任務(wù)。 愛多格穆茲說：“我認(rèn)為可以為那些不想顱錐的患者設(shè)計一款應(yīng)用程序。如果可行，該應(yīng)用程序的危險性要比顱錐小得多”。

明尼蘇達(dá)州大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授何斌和其所率領(lǐng)的團(tuán)隊，首次研制出可以用意念控制的遠(yuǎn)程遙控直升機(jī)。參與者坐在顯示直升機(jī)飛行畫面的屏幕前。他們的大腦信號利用腦電描記法記錄，通過wifi傳輸給直升機(jī)。何斌說：“我們的下一個目標(biāo)是利用非侵入式腦波信號控制機(jī)械臂。為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，我們需要研發(fā)腦機(jī)界面。這種界面將讓癱瘓或者神經(jīng)退行性病變患者受益?！?/p>

愛多格穆茲說：“贊同侵入性腦機(jī)接口的研究學(xué)家認(rèn)為用高度復(fù)雜的動力控制機(jī)器人，我們需要深入大腦。而贊同非侵入性腦機(jī)接口的人認(rèn)為只用腦電圖描記器就可以做到了。愛多格穆茲提到了沃茲沃斯中心神經(jīng)損傷和修復(fù)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人喬納森·霍爾博所做的研究。其研究顯示就控制光標(biāo)而言，腦電圖描記器同非侵入性技術(shù)一樣有效。

霍爾博研究的進(jìn)展也啟示了企業(yè)家斯蒂芬·卡斯特羅。斯蒂芬以用開源軟件發(fā)明一款叫做“軌道”的腦控直升機(jī)而出名，將腦機(jī)接口推向了新的時代。

我們目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了汽車的無人駕駛，那么科學(xué)家想方設(shè)法實(shí)現(xiàn)腦控汽車使其更加智能的做法就不足為奇了。2011年，德國柏林自由大學(xué)的研究人員演示了一款可以用駕駛員的腦電圖駕駛的汽車。但是駕駛員首先要進(jìn)行心理訓(xùn)練。

愛多格穆茲參考了加利福尼亞圣地亞哥斯沃茲計算神經(jīng)科學(xué)中心研究科學(xué)家和主任斯考特·麥基的研究。麥基的系統(tǒng)可以在駕駛員熟睡時予以警示。去年，麥基將新的輕便迷你腦電圖掃描器放入到頭盔中以監(jiān)控飛行員的精神狀態(tài)?！爸С址乔秩胄缘娜藢⑦@種類型的接口稱之為消極腦機(jī)接口。這種接口變得越來越精確?！?愛多格穆茲如是說。

在從事思維——語言翻譯器研究之外，波斯頓大學(xué)弗蘭克·岡瑟還是一個叫做“解鎖”項目的成員。該項目的理念是：發(fā)明開源腦機(jī)接口以幫助閉鎖癥患者可以自如地控制家里所有東西。同其他腦機(jī)接口不同的是，這個解鎖項目采用的是非侵入性腦電圖。

愛多格穆茲宣稱他和他的團(tuán)隊最近已經(jīng)與這個項目開始展開合作，研發(fā)出了像電腦文本輸入或者換電視頻道這樣的開源應(yīng)用。

科學(xué)家將該技術(shù)稱之為“腦腦接口”，其效果同真正瓦肯人的心靈融合術(shù)類似。這個合作項目打頭陣的是杜克大學(xué)的米格爾·尼克賴?yán)埂?/p>

米格爾·尼科萊里斯今年做了一項實(shí)驗(yàn)，通過把微芯片植入老鼠大腦中用于控制交流的部位實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這對老鼠之間存在“行為協(xié)作”，它們能夠產(chǎn)生一種原始的“心靈反應(yīng)”。尼科萊里斯稱，上述發(fā)現(xiàn)首次揭示了動物間的行為信息交流可以通過大腦信號而非其他常規(guī)方式實(shí)現(xiàn)?；诘侥壳盀橹谷〉玫倪M(jìn)步，尤其是由美國國防部預(yù)研局資助的研究取得的進(jìn)步，愛多格穆茲認(rèn)為心靈融合術(shù)有朝一日可以成為現(xiàn)實(shí)。他說：“我不會放棄。我確信未來人類可以想出解決之道?！?/p>