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对话“机械战甲”之父:马思克的脑机接口都是玩剩下的

2019-12-01
在2014年的巴西世界杯的开幕式上,年仅14岁的巴西高位截瘫少年,身披“机械战甲”,开出了这一全球盛宴的第一脚球,数十亿人为之欢呼。

对话“机械战甲”之父:马思克的脑机接口都是玩剩下的

在2014年的巴西世界杯的开幕式上,年仅14岁的巴西高位截瘫少年,身披“机械战甲”,开出了这一全球盛宴的第一脚球,数十亿人为之欢呼。

这一脚开球不仅开启了整个巴西世界杯,更开启了人类的新时代,或许我们将由此走向一个“人机融合”的新未来。

而开启这个新未来的的人就是“机械战甲”之父米格尔·尼科莱利斯(Miguel Nicolelis),他同时还是美国杜克大学医学院神经生物学教授、法国科学院院士、巴西科学院院士、《脑机穿越》的作者。

注:图片来自网络公开数据

他是《自然》、《科学》等国际一流学术期刊的常客,2004年被美国科普杂志《科学美国人》评为全球最具影响力的20位科学家之一,其研究被《麻省理工科技评论》评为10大最具突破性的科技创新之一。

在6月15日,尼科莱利斯出席大连软交会(第十五届中国国际软件和信息服务交易会),并带来“脑机接口,人机交互的未来”的演讲。通过他的演讲和会后专访,智东西了解到尼科莱利斯脑机交互的实验由来、具体用途、进展以及实现原理等深度信息。

一、脑机接口与“机甲”少年

或许在2014年的世界杯,高位截瘫的巴西少年开出的第一脚球,开始让“机械战甲”、脑机接口这样的概念广为人知。

那么什么使脑机接口呢?尼科莱利斯如此解释道,只需要用脑来想一想,就可以用机器来实现某个具体的行动和任务。具体来说,我们的脑电波来发出信号,把这些信号和机器结合起来,就能够控制我们人为设计出来工具的活动。而该接口可以实现大脑与相关设备迅速、高效的连接,无论距离远近,也无论这些机器的大小,即使像航空飞船一样大。

想象一下,在一个不需要说话。不需要动作的世界,我们只需想象就可以控制一切。我们能够用想象控制我们的电脑、所有的数字设备;我们只需想象我们在开车,车就可以自动行驶了;我们甚至可以通过脑联网,通过想象和其他人进行交互协助。Just thinking ! 而这些已经可以实现。

正如巴西世界杯开球少年,他身披“的机械战甲”,就是一套被称之为“外骨骼”(exoskeleton)的机甲设备。在足球场上,由瘫痪少年的大脑发出行动信号,经由无线传输到背包内一台笔记本大小的计算装置中,这台计算机将大脑信号转换成数字化的行动指令,让外骨骼先稳住少年的身体,然后诱导机械腿在草坪上进行前后运动。当少年发现脚和足球接近时,想象着用脚去踢它,瞬间脑信号就会命令外骨骼上的机械腿将球踢出。并且这个机器里有一定的压力传感功能,当他的脚踩在地上的时候就会有一定的压力信号传出,病人就能感觉到草坪的存在。

脑机对接技术可以帮助瘫痪病人重新获得运用能力,也可以用来控制各种设备,甚至通过人与人之间的脑连接实现意念沟通!并且未来的应用领域还将更多元,而这一切都源自尼科莱利斯10多年前在猴子身上的实验。

此外,早在1984年,尼科莱利斯便正式迈向这条研究道路,当时他撰写了有关肌肉控制中枢神经连接的博士论文,并在2002年就产生了研制脑控外骨骼的想法。

二、一只猴子引发的故事

尼科莱利斯曾在猴子身上做过实验,猴子可以用自己的大脑信号来控制一个机器。具体而言,猴子可以用操纵杆来玩电脑游戏,首先它用控制杆来控制光标,这个光标是它的目的,它通过光标来协调自己大脑的功能和想实现的游戏目标。它慢慢越来越熟悉这个过程,尼科莱利斯团队就控制猴子的脑电波波活动,转化成数字命令,然后将其传输给一个机器人。当猴子和机器人可以一起协调的时候,它就不需要用手操纵控制杆,而是直接通过脑部活动就可以驱动机器来玩游戏,这就实现了脑机对接。

即只需要靠我想玩这个游戏,只需要动动脑,而不需要动别的任何部位。这是尼科莱利斯团队第一次发现脑机对接可以实现的效果。

而这张图就是尼科莱利斯说的,猴子正在使用大脑活动,通过无线传输和无线对接,来控制开车过程。而它只需要想象车是怎么开的。尼科莱利斯让猴子在右侧三个位置中的一个位置,让它想象一下把车开到红色所在的位置,然后它会走出三个不同的路线,而它根本不需要动,只需要现象发生三个不同轨迹的行动,这完全是通过无线脑机对接来实现的。

后来尼科莱利斯团队意识到这些科技发展有广泛应用空间,尤其在医学方面。比如说一些病人已经失去的运动能力,尼科莱利斯团队就可以利用皮层神经假体帮助他恢复运动功能。我们的大脑同样可以释放脑电波和信号,这些信号可以通过机器的方式和电流传输到本来已经失去运动功能的肢体。尼科莱利斯团队可以记录大脑的脑电波,把这些信号通过脑机对接传递给机甲,而失去运动的人只需要穿上这种机甲装备,相当于人体外围有一个外骨骼,需要认作的就是动脑,通过外骨骼实现运用功能。

三、脑机接口医学价值巨大


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