魏寧

人工智能教育絕對是近年來的熱門話題，但如果要問人工智能在教育領(lǐng)域有哪些應(yīng)用，我相信，人們能說出的應(yīng)用絕大多數(shù)其實(shí)都屬于同一技術(shù)路線，也就是以模型為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)智能。但近年來，人工智能應(yīng)用于教育的一條非主流技術(shù)路線悄然興起，逐漸走進(jìn)人們的視野，那就是以仿生為基礎(chǔ)的類腦智能，而其中最典型的應(yīng)用無疑就是腦機(jī)接口。

關(guān)于腦機(jī)接口，1999年舉行的第一屆腦機(jī)接口國際會議給出了一個(gè)定義：“一種不依賴正常的外圍神經(jīng)和肌肉構(gòu)成的輸出通道的通信系統(tǒng)?！睋Q言之，腦機(jī)接口是一種全新的通信系統(tǒng)，它能獲取人的腦電信號并進(jìn)行準(zhǔn)確處理，進(jìn)而控制相應(yīng)的外部設(shè)備。如果用通俗一點(diǎn)的話來說，腦機(jī)接口試圖實(shí)現(xiàn)的就是“意念控制”。咋聽起來這像是科幻作品中屢屢出現(xiàn)的場景，但在現(xiàn)實(shí)中，腦機(jī)接口技術(shù)確實(shí)已經(jīng)展示出它強(qiáng)大的潛力。

在教育領(lǐng)域的應(yīng)用中，腦機(jī)接口能做的第一件事情就是去判別人的學(xué)習(xí)狀態(tài)，包括認(rèn)知狀態(tài)和用常規(guī)方法難以捕捉的情感狀態(tài)。通過腦機(jī)接口直接獲取的腦電信號，能讓教師或?qū)W生準(zhǔn)確地掌握當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀態(tài)，從而及時(shí)對學(xué)習(xí)進(jìn)程進(jìn)行干預(yù)。例如，國外有學(xué)者通過學(xué)生的可穿戴設(shè)備捕捉其在MOOC視頻學(xué)習(xí)中的狀態(tài)，以便及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，當(dāng)收集到的負(fù)面情緒累積到一定量時(shí)，學(xué)習(xí)會暫時(shí)中止，并訓(xùn)練學(xué)生如何改善學(xué)習(xí)情緒。

腦機(jī)接口能做的第二件事情就是直接去改變學(xué)習(xí)狀態(tài)。對于那些身體感官功能存在障礙的學(xué)生，這無疑將給他們帶來福音。例如，通過腦機(jī)接口技術(shù)從視覺神經(jīng)信號中重建個(gè)體對圖像信息的感知，可以為盲童“恢復(fù)”視覺感官功能。通過腦機(jī)接口技術(shù)操控肢體輔助設(shè)備完成各種動(dòng)作，能為肢體缺陷兒童彌補(bǔ)行動(dòng)能力。

此外，在發(fā)揮腦機(jī)接口用“意念”控制外物的功能上，近年來也有不小的突破。例如腦機(jī)接口控制字符輸入，也就是“腦控打字”，已經(jīng)成為腦機(jī)接口技術(shù)的一個(gè)重要標(biāo)志。2019年在北京舉行的世界機(jī)器人大會上，來自中國天津的學(xué)生魏斯文創(chuàng)下了每分鐘691.55比特（69個(gè)漢字）的世界紀(jì)錄。另外，通過腦機(jī)接口實(shí)時(shí)控制機(jī)器人完成指定動(dòng)作，無疑可以大大拓展機(jī)器人教育或者創(chuàng)客教育的應(yīng)用模式。

腦機(jī)接口技術(shù)的核心是腦信號的獲取，從目前的技術(shù)水平來看，直接采集頭皮信號的非植入式技術(shù)雖然簡單易用，但信號的分辨率還難言理想。而顱腔內(nèi)采集信號的植入式技術(shù)雖然精準(zhǔn)，但卻存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，并且難以被大多數(shù)人所接受，這將是腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用于教育的最大瓶頸。

在這一背景下，當(dāng)下的腦機(jī)接口技術(shù)還只能以輔助工具的身份出現(xiàn)，即判別學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài)和情感狀態(tài)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)過程“畫像”，給教師的決策或?qū)W生的自主學(xué)習(xí)提供更加豐富、直觀的依據(jù)。但卻難以唱主角，如很多人期待中的那樣實(shí)現(xiàn)“意念控制”。

當(dāng)今世界，技術(shù)的飛速發(fā)展讓我們應(yīng)接不暇?；蛟S，在不遠(yuǎn)的未來，隨著相關(guān)技術(shù)的成熟和普及，腦機(jī)接口技術(shù)將從非主流一躍而成為人工智能在教育領(lǐng)域的主流應(yīng)用，讓我們拭目以待。