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意念翻书:脑机接口技术发展历程与最新进展

发布时间:2019-11-29 16:47:49

近日,长春理工大学举行的电子科技展展出了一位大学生的发明——“人体意念控制书本自动翻页系统”。这套系统能通过脑电波传感器实现对翻书机翻书动作的控制,俗称通过意念让机器翻书,因此这套系统能为残疾人士提供更加智能化、人性化的帮助。


意念翻书当是一项新的发明和创造,可以归属为人机(人脑)工程(界面)的研发和应用,当然也是第四次工业革命的要素,即通过自动化和机器人技术,实现人对机械、机器的更好操控和操作,提高生产力,同时也帮助残障人士。


实际上,利用类似的原理研发的装置早就有很多,如意念控制玩具、意念控制机械臂、意念控制轮椅等,比较有名的是霍金的轮椅,他可以通过意念来写文章和说话,实际上就是人的意识的表现形式脑电波被捕捉后,转化为数字信号输送到电脑(或到电脑后再转化为数字信号),后者与机械和机器相连,指挥机械和机器做出动作,如让机械臂倒水、递杯子,帮助残障人,不仅可以让他们正常生活,还能让他们像正常人一样工作。

意念翻书:脑机接口技术发展历程与最新进展

脑机(计算机/机器)接口巨大的用武之地还在于帮助人类实现生产和生活的机器化、自动化和智能化。今天,人们在使用遥控器操作各种电器和机器时已经没有什么新鲜感和惊奇了,不过,在遥控器出现的当初,人们还是感到新鲜和神奇。今天的脑机接口就如同过去的遥控器刚刚问世一样,其实未来的脑机接口将会像今天的遥控器一样普遍使用。


脑机接口技术发展历程

脑机接口最初是在20世70年代提出,目的是帮助四肢残疾和脊髓受损的人重新行走或重新支配上肢,以完成各种生理功能。在探索中,脑机接口已经出现了两种路径,一是植入式(侵入式),二是感应式(非植入式或非侵入式,即无创脑机接口)。


植入式脑机接口是在大脑的特定皮质区植入微小的芯片(电极),以收集大脑的生物电流(电信号),并破译这种信息,转换成计算机指令,指挥机械手或腿,帮助残疾人行动和完成动作,如拿勺子吃饭。由于植入芯片更能有效地采集和接收大脑的脑电波,因而可以获得较为明确和有效的大脑信息(意识),因此在实践中最早获得研究突破。


无创脑机接口是在大脑中植入微芯片,代之以在头部佩戴一个包含多个电极的脑电图扫描仪(EGG)帽子,收集并记录头部产生的微弱的生物电信号,然后放大这些电信号。这些信号会输入计算机,通过信号处理技术和机器学习算法,将记录下来的这些“思维信号”转化为行动。霍金使用的轮椅就装备了类似的非植入式的EGG帽子。


现在,信息时代的发展让专业人员有了更为新颖和超前的设想,要让脑机接口应用于正常人的生活和生产。在实现这种设想中,又分成了植入式和非植入式两个派别,前者在今天以特斯拉CEO埃隆·马斯克为代表,后者在今天以脸书创始人扎克伯格为代表。


这两种脑机接口除了路径不同,原理是一样的。但是,非植入式比植入式更安全,反过来,植入式收集的大脑信号比非植入式更为强烈和明确,二者各有利弊,由此也形成了竞争。不过,最重要的是,如果要对正常人应用脑机接口,在技术和伦理上都需要克服巨大的难题。


技术上的难题是,除了如何接收和识别各种不同的脑电波以成功提取人的准确意念,如是想要读书还是喝水外,还需要让使用脑机接口的人学会如何自我调节大脑活动,以便成功地操作这类技术,因为任何杂念和干扰都可能让意念操控机器差之毫厘,失之千里。


伦理的难题是,如果有人利用这样的人机接口来控制人或改变一个人的思想,就可以轻而易举地实现“洗脑”,成为一些人操控另一些人的工具。


对此,已经有人提出应提前立法来预防,以保护人们的思想自由不被剥夺,包括认知自由权、思想隐私权、保持思想完整的权利,以及保持心理上连续的权利。


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