▲電影《阿凡達》劇照

近日，美國國防部高級研究計劃署（DARPA）在2013年的預算報告中，披露了一項名為“阿凡達”的尖端軍事科研項目，旨在打造一支通過遠程控制人腦作戰(zhàn)的“機器人軍團”。消息一出，即引發(fā)全球關(guān)注。科幻電影《阿凡達》中的生物戰(zhàn)士真要走進現(xiàn)實？美軍有關(guān)腦控技術(shù)的研究進展如何？BCI技術(shù)將如何涂抹未來戰(zhàn)神的面孔？請看科技日報特約專稿——

2010年，科幻電影《阿凡達》在全球上映。影片中，受傷的退役軍人杰克靠意念遠程控制其替身在潘多拉星球作戰(zhàn)。3DIMAX版的畫面效果，想象瑰奇、氣魄恢弘的《阿凡達》，在帶給觀眾的一場視覺盛宴的同時，也將尖端科技主導的戰(zhàn)爭以科幻形式呈現(xiàn)在人們面前。如今，從美國國防部高級研究計劃署（DARPA）的預算報告中，我們發(fā)現(xiàn)，原來影片中出現(xiàn)的用意念控制“戰(zhàn)士”作戰(zhàn)，已經(jīng)不再只是幻想。這就是BCI，又被稱作直接神經(jīng)接口技術(shù)，一種可能改變未來戰(zhàn)爭面貌的“腦—機”接口技術(shù)。

神秘的BCI究竟是什么

據(jù)了解，BCI技術(shù)有單雙通道之分，單通道BCI技術(shù)只能在同一時刻用電腦接受大腦指令或向大腦發(fā)送指令，而雙通道BCI技術(shù)則能在大腦和電腦之間同時建立起信息交互鏈路。目前，世界各國研發(fā)機構(gòu)公開的成果，主要集中在單通道BCI技術(shù)領(lǐng)域，該技術(shù)通過直接采集來自大腦的神經(jīng)生物學信號，并將其轉(zhuǎn)換為輸出指令,而不依賴正常的外圍神經(jīng)中樞和肌肉組織輸出通道來實現(xiàn)指令傳送。

追溯歷史，我們發(fā)現(xiàn)BCI技術(shù)并不久遠。1973年，美國科學家維達爾首次產(chǎn)生了BCI技術(shù)的概念萌芽，時隔4年后，其將BCI技術(shù)初步定義為：一種能反映大腦功能內(nèi)在機理微觀信息的計算機系統(tǒng)技術(shù)。與此同時，維達爾還以視覺刺激產(chǎn)生的視覺誘發(fā)電位（VEP）作控制信號，建立了一個操作者通過控制光標成功穿越二維迷宮的BCI技術(shù)系統(tǒng)。1988年，科學家法威爾和杜切爾利用P300事件相關(guān)電位（ERPS）實現(xiàn)了用大腦直接控制虛擬打字機的操作。1999年，第一次BCI國際會議給出了BCI的明確定義，即“腦—機”接口技術(shù)是一種不依賴于通常由外圍神經(jīng)和肌肉組成的傳輸通路的通訊系統(tǒng)技術(shù)。

BCI技術(shù)的內(nèi)在原理是，當一個人的大腦在進行思維活動、產(chǎn)生意識（如動作意識）或受到外界刺激（如視覺、聽覺等）時，伴隨其神經(jīng)系統(tǒng)運行的還有一系列電活動，這些腦電信號（EEG）可以通過特定的技術(shù)手段加以檢測，然后再通過信號處理（特征提取、功能分類等），從中辨別出當事人的真實意圖，并將其思維活動轉(zhuǎn)換為指令信號，以實現(xiàn)對外部物理設(shè)備的有效控制。基于該原理，BCI技術(shù)系統(tǒng)像任何通訊及控制系統(tǒng)一樣，由輸入（如使用者的EEG信號）、輸出（如控制外部設(shè)備的指令）、信號處理和轉(zhuǎn)換等功能環(huán)節(jié)組成。

BCI技術(shù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括大腦神經(jīng)生物信號采集技術(shù)、大腦神經(jīng)生物信號處理技術(shù)及人機高效交互技術(shù)。一般BCI技術(shù)常用的輸入信號是來自頭皮或腦表面記錄的EEG，以及大腦內(nèi)記錄的神經(jīng)元電活動。信號處理環(huán)節(jié)就是通過對源信號進行適當?shù)奶幚矸治觯堰B續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成用某些特征參數(shù)（如幅值、自回歸模型的系數(shù)等）表示的數(shù)字信號，然后將提取到的上述特征參數(shù)利用分類器進行功能分類，從而產(chǎn)生操作驅(qū)動指令，通過物理傳輸裝置實現(xiàn)與外界的有效交流。

“技術(shù)制勝”是美國軍事戰(zhàn)略思維的重要特征之一，不難理解，BCI技術(shù)的相關(guān)突破早已進入美國軍方的視野。

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