▲電影《阿凡達(dá)》劇照

近日，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署（DARPA）在2013年的預(yù)算報(bào)告中，披露了一項(xiàng)名為“阿凡達(dá)”的尖端軍事科研項(xiàng)目，旨在打造一支通過(guò)遠(yuǎn)程控制人腦作戰(zhàn)的“機(jī)器人軍團(tuán)”。消息一出，即引發(fā)全球關(guān)注。科幻電影《阿凡達(dá)》中的生物戰(zhàn)士真要走進(jìn)現(xiàn)實(shí)？美軍有關(guān)腦控技術(shù)的研究進(jìn)展如何？BCI技術(shù)將如何涂抹未來(lái)戰(zhàn)神的面孔？請(qǐng)看科技日?qǐng)?bào)特約專稿——

2010年，科幻電影《阿凡達(dá)》在全球上映。影片中，受傷的退役軍人杰克靠意念遠(yuǎn)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(dá)》，在帶給觀眾的一場(chǎng)視覺盛宴的同時(shí)，也將尖端科技主導(dǎo)的戰(zhàn)爭(zhēng)以科幻形式呈現(xiàn)在人們面前。如今，從美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署（DARPA）的預(yù)算報(bào)告中，我們發(fā)現(xiàn)，原來(lái)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(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)面貌的“腦—機(jī)”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(shí)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(shí)建立起信息交互鏈路。目前，世界各國(guó)研發(fā)機(jī)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(guò)直接采集來(lái)自大腦的神經(jīng)生物學(xué)信號(hào)，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(lái)實(shí)現(xiàn)指令傳送。

追溯歷史，我們發(fā)現(xiàn)BCI技術(shù)并不久遠(yuǎn)。1973年，美國(guó)科學(xué)家維達(dá)爾首次產(chǎn)生了BCI技術(shù)的概念萌芽，時(shí)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(jī)理微觀信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)。與此同時(shí)，維達(dá)爾還以視覺刺激產(chǎn)生的視覺誘發(fā)電位（VEP）作控制信號(hào)，建立了一個(gè)操作者通過(guò)控制光標(biāo)成功穿越二維迷宮的BCI技術(shù)系統(tǒng)。1988年，科學(xué)家法威爾和杜切爾利用P300事件相關(guān)電位（ERPS）實(shí)現(xiàn)了用大腦直接控制虛擬打字機(jī)的操作。1999年，第一次BCI國(guó)際會(huì)議給出了BCI的明確定義，即“腦—機(jī)”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(dāng)一個(gè)人的大腦在進(jìn)行思維活動(dòng)、產(chǎn)生意識(shí)（如動(dòng)作意識(shí)）或受到外界刺激（如視覺、聽覺等）時(shí)，伴隨其神經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)行的還有一系列電活動(dòng)，這些腦電信號(hào)（EEG）可以通過(guò)特定的技術(shù)手段加以檢測(cè)，然后再通過(guò)信號(hào)處理（特征提取、功能分類等），從中辨別出當(dāng)事人的真實(shí)意圖，并將其思維活動(dòng)轉(zhuǎn)換為指令信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(hào)）、輸出（如控制外部設(shè)備的指令）、信號(hào)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(hào)采集技術(shù)、大腦神經(jīng)生物信號(hào)處理技術(shù)及人機(jī)高效交互技術(shù)。一般BCI技術(shù)常用的輸入信號(hào)是來(lái)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(dòng)。信號(hào)處理環(huán)節(jié)就是通過(guò)對(duì)源信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚矸治觯堰B續(xù)的模擬信號(hào)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(hào)，然后將提取到的上述特征參數(shù)利用分類器進(jìn)行功能分類，從而產(chǎn)生操作驅(qū)動(dòng)指令，通過(guò)物理傳輸裝置實(shí)現(xiàn)與外界的有效交流。

“技術(shù)制勝”是美國(guó)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(jìn)入美國(guó)軍方的視野。

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