上海交大学生用人脑“意念控制”了蟑螂脑

科幻电影《阿凡达》虚构了利用“脑-脑接口”技术实现异体生物控制的科学梦想，日前，这一想法在上海交通大学机械与动力工程学院机器人研究所生机电及生物机器人实验室得以实现。硕士研究生李广晔在导师张定国的指导下，利用人类的大脑意念遥控活体蟑螂。

该成果获得2015年国际机器人与自动化学会（IEEE RAS）学生视频竞赛第二名，并将在机器人顶级会议ICRA2015上展示。

该研究建立起了人脑与蟑螂大脑的功能性“脑-脑接口”，把人脑信号发送到了蟑螂大脑，实现了人脑对蟑螂运动的远程无线控制。控制者头部佩戴便携式无线脑电采集设备，控制者根据视觉反馈和视觉刺激，脑部产生方向控制意图；计算机程序解码脑电信号，识别控制者的控制意图，控制意图转换为控制指令后无线发送到蟑螂的电子背包接收器；蟑螂脑部的触角神经被植入了电刺激的微电极，这样就制作出了一个可控的活体“机器动物”。利用蓝牙通信技术，建立计算机同电子背包的无线通讯，电子背包可接收来自控制者大脑的指令，通过侵入式神经电刺激技术向蟑螂的触觉神经发送特定模式的电脉冲，进而实现人脑对蟑螂运动的控制。

这项研究实现了人脑实时控制活体蟑螂走S形轨迹和Z形轨迹等任务。研究者指出，此项技术拓展了传统的脑机接口技术，初步尝试了“阿凡达”式的脑-脑通讯，将来亦可用于现实中复杂地形侦查、排险等操作，还为“脑联网”的兴起储备技术奠定基础。

据悉，研究者近期还将继续改进控制模式，实现多人协同控制多只蟑螂竞赛模式演示。（以上载于微信公号“上海交通大学”，作者李广晔）

据微信公众号钛媒体（ID:taimeiti），自从人类知道身体的控制中枢是大脑而非心脏之后，相关的科学研究就方兴未艾、风靡全球了，但因人类大脑过于复杂，有关脑电波的研究连绵了大约60年，也没能取得突破性进展，就更不要提什么重要应用了。

在全部的研究成果中，最具审美性的只是几本不错的科幻小说和电影，比如由黑寡妇斯嘉丽主演的电影《超体》，充分阐释人类大脑的强大，现在社会中之所以还有那么多二逼，最根本的原因在于对大脑过低的利用率，事实上，强悍如爱因斯坦的大脑开发程度也不到10%，至于马克思、孔子之类圣人可能就更低了。大脑利用率的理论还能解释我们与外星人的关系。众所周知，外星人存在已是科技界公认的事实，人类在数十年来也不断向外太空发送信号，但却从未收到任何回复，一种解释是外星生物头脑利用率更低，尚不足以识别人类信号，而另一种解释是，他们的头脑利用率更高，不屑于同人类交流，正如，我们也不想和跳骚、蟑螂说话。基于UFO的先进性，笔者更倾向于后一种解释。

另一部科幻巨制《阿凡达》的场景则更接近现实，在潘多拉星上，下身瘫痪的海军上将，利用复杂的可穿戴设备收集脑电波信号，并且用这些信号操控着人造的阿凡达。只是现有的研究成果远不能进行电影中复杂的操作，更不要说什么情感交流和执行高级任务了。

其实，脑波本质上就是一种电信号。人类的各种活动都会产生能量不等的电信号，比如心脏跳动时会产生1~2毫伏的电压，眼睛开闭会产生5~6毫伏的电压，而人类想入非非之时，大脑则会产生0.2~1毫伏的电压，诸如兴奋、紧张、昏迷、抑郁等情绪则会影响大脑电信号的能量。按照简单的逻辑讲，脑电波技术最根本的思路就是采集人类思考时产生的电信号，利用大数据技术找出规律性，从而进一步翻译成机器可识别的信号。整个逻辑的描述仅仅有二三十个字，但其中的每一个环节都会衍生出大量的尖端技术，换句话说，每一个环节都需要强大的科技做支撑，而但凡有任何的突破，之于人类都是难以言表的美丽画面。

方兴未艾，从“意志”控制的玩具开始

如前文所述，人类之于脑电波的研究已经延绵了60多年，除了审美性极强的小说和影片之外，也零零散散地取得了一些小成果，最起码，我们基本搞明白了脑电波的基本原理，事实上，连百度百科都能把这项技术解释得像那么回事儿。此外，在一些先进的科技展览上和前沿科技公司的实验室里，也时常会出现一些让人兴奋的实验产品，比如2009年的CES展览上，一款名叫MindFlex的玩具震惊世界，玩家可以用“意志”让小球悬浮到空中，而且稳定程度会随着玩家意念的专注度而有所变化。随后，不仅这款玩具被抢购一空，而它使用的核心脑电波技术也开始渗入临床医学、健康养生、乃至可穿戴设备领域。

迄今为止，人类在科技领域取得了琳琅满目的成就，作为现代人可能没啥大感觉，毕竟，连笔者的儿子都觉得iPad是个挺简单的东西，但真正的事实是，固然科技的每一次进步都是伟大的，但实现它的过程却并不轰轰烈烈。如今的脑电波技术也正处于探索阶段，充满着失败、嘲笑和尴尬，唯一幸运的是，它赶上了一个媒体发达的时代，才有机会把自己的雏形提前展露出来：

脑电波的研究逻辑中，第一个步骤就是收集电信号，这需要复杂的设备和运算逻辑。目前，一些硅谷的创业公司已经把庞大的脑电波监测设备缩减成了一个头戴式耳机的大小，这种进步同PC电脑的发展有异曲同工之妙。而当运算逻辑足够成熟时，脑电波技术能在临床上进行脑部疾病的探索，到了那个时代，脑出血的地位可能也就跟咳嗽一样，喝点药就能在一下午的时间内痊愈了；而一旦人类对自己的大脑有了更深入了解，就会自行创造出有利于生命存活的环境，事实上，波士顿某大学实验室内，科学家已经开始利用脑电波技术+可穿戴设备帮助患者降低心理压力、让心脏跳动变慢等等，更让人兴奋的是，脑电波技术产生的电流仅仅是安全电流的1%。

另外，脑电波信号收集最高级的阶段应该是“读心术”的出现，事实上，警察们已经利用相关技术来迫使犯罪嫌疑人招供。试想一下，当大数据完全破解了由人类自身发出的电信号之时，世界上就再不会有“律师”这个行业了。

在脑电波研究逻辑中的第二部分，应该就是一场人机交互方式的大革命了，就好像声控、语音、触摸、按键等等，事实上，前文提到的玩具Mind Flex就已经是这个逻辑的雏形了，而《阿凡达》中的桥段则是这个逻辑的高级应用。最新的实验设计中，可穿戴设备采集的脑电波能够被转化成电脑信号，在进行简单的数据运算之后，通过Wi-Fi传递给消费电子设备，以完成各种动作…如果非要给这些实验起一个拉风的名字，笔者认为应该是“意念控制”。

随着消费类电子技术的发展，家庭中的设备越来越多，消费者正开始讨厌一切都要由双手完成的情景，于是，Siri语音被看做是下一场人机交互革命，也正式嗅到了这个商机，脑电波技术也披上了“人机交互革命”的外衣，只是同Siri一样，脑电波只是带来了理论上的革命。

（本文来自微信公众号钛媒体）