人脑遥控蟑螂：人脑遥控蟑螂行动震惊世界（图）

　　上海交大学生凭此斩获国际奖项，还将实现多人协同控制多只蟑螂模式

　　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，电影中的幻想能在现实实现吗？昨天，记者从上海交通大学获悉，该校机械与动力工程学院硕士研究生李广晔在导师张定国的指导下，成功利用人类的大脑意念遥控活体蟑螂。这只蟑螂在人脑的指挥下，竟然完成了S形轨迹和Z形轨迹等任务。

　　　建立功能性“脑—脑接口”

　　据介绍，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。

　　据介绍，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。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。

　　大脑遥控指挥实验非首例

　　据悉，交大学生这种大脑遥控指挥外物的实验，在国内也并非首例。早在2012年，浙大就通过微型芯片实现了猴子利用意念控制机械手。

　　据介绍，为了完成这项实验，科研人员必须先在一只猴子大脑运动皮层，植入两块4毫米×4毫米芯片（96个电极），这两块芯片与200多个神经元相连接，用来感受来自神经细胞的脉冲。而芯片的另一头连接着一台计算机，它实时记录着这只猴子一举一动发出的神经信号。

　　科研人员再运用计算机信息技术成功提取并破译猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号，使猴子的“意念”能直接控制外部机械手。

　　据了解，将芯片植入动物甚至人的大脑这种实验，都必须经过相关部门的审核。比如，浙大的这项实验就需要通过动物伦理委员会的论证和批准。

　　据预测，将来人类可通过大脑讯息，直接和个人计算机的操作系统及软件交互交流，不用鼠标和键盘便可开启程序和在计算机撰写笔记。相关技术将来更可发展为“大脑网络”(brain net)，让人类以大脑讯息直接沟通。

　　　　意念控制原理

　　要想搞明白究竟是如何利用“意念”操控物体，首先必须要理解“脑电”的概念。“意念”操控，是利用人类的脑波操控，相关的科学研究已经超过半个世纪。　通俗地讲，人类在进行各项生理活动时都在放电。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，而思考问题时大脑会产生0.2～1毫伏的电压。　如果用科学仪器测量大脑的电位活动，那么在荧幕上就会显示出波浪一样的图形，这就是“脑波”。脑波活动具有一定的规律性特征，和大脑的意识存在某种程度的对应关系。人在兴奋、紧张、昏迷等不同状态之下，脑电波的频率会有明显的不同，约在1～40赫兹之间，依照不同的频率，脑波又被进一步分为α、β、δ、θ波。当人在一定的压力之下精神高度集中时，脑波的频率在12～38赫兹之间，这个波段被称为β波，是“意识”层面的脑波；当人注意力下降，处于放松状态时，脑波的频率会下降到8～12赫兹，这被称为α波；进入睡眠状态后，脑波频率进一步下降，被分为θ波（4～8赫兹）和δ波（0.5～4赫兹），它们分别反映的是人在“潜意识”和“无意识”阶段的状态。　正是因为脑波具有这种随着情绪波动而变化的特性，人类对于脑波的开发利用成为了可能。电影《阿凡达》中所展现的实际上是一种叫做脑机接口的技术（Brain-Computer Interface，简称BCI），是指在人脑与计算机等外部设备之间建立直接的连接通路。通过对于脑电信息的分析解读，将其进一步转化为相应的动作，这就是用“意念”操控物体的基本原理。

　　应用场合

　　目前，脑波相关的技术大多应用在医疗领域，例如治疗癫痫等脑部疾病的病人。此外，已经有多个科研机构宣称开发出了可以利用思维控制的义肢，但是，目前大多仍停留在实验室阶段。　虽然人类对于脑波的研究已经有60多年，但是相关的科研成果一直没有能够进行大规模的商业化应用。一方面是由于人的大脑过于复杂，人类对于它的研究还比较初级，另一方面，脑波测量的困难也成为阻碍技术进一步发展的重要原因。

　　人的大脑被紧紧包裹在头盖骨当中，头骨屏蔽掉了大量信号，能够传到外面的已经相当微弱，因此从外界测量就变得格外困难。在专业医疗领域，脑电波的测量要在患者头上装上十几个电极，并且涂满导电胶，十分麻烦。如此复杂的测量过程也阻碍脑波技术在民用市场推广，不过经过多年的技术积累，相关的技术终于在最近10年中取得了一些突破性进展。

　　目前，硅谷创业公司Neurosky已经将庞大的脑波监测设备缩减至一个头戴式耳机的大小，并且仅仅需要一个金属触点就可以实现对于脑波的测量，这种便携式的设备也使脑波技术的大规模民用化成为可能。凭借这方面的技术优势，这家成立仅仅7年的公司迅速成长为行业内的领军企业。

　　2009年的美国消费电子展（CES）上，全球最大的玩具厂商美泰公司推出了基于脑波技术的玩具MindFlex。MindFlex是一款脑波控制玩具，玩家可以用“意志”让小球悬浮至空中，意念越专注，小球就漂浮越高。利用辅助的手动控制设备，玩家可以控制小球穿越各种障碍。MIndFlex推出短短5周后，第一批产品便销售一空，疯狂的表现也使它被亚马逊评为“2009年圣诞节玩具采购清单第一名”。很多人不知道的是，这款玩具的核心技术供应商正是Neurosky公司。推出至今，Mindflex在欧美市场已经售出超过100万套。今年年初，MindFlex更是被《时代》杂志评为人类历史上最伟大的100款玩具之一。

　　去年的ChinaJoy上，Neurosky与本土游戏公司蓝港在线达成深度合作协议，并率先在网游《佣兵天下》中运用脑波技术；今年8月，Neurosky又与海尔合作推出了全球首款脑波电视，这款电视配备了Neurosky的脑波监测耳机Mindreader，并且内置了多款脑波控制游戏，大大增加了电视的趣味性。此外，Neurosky的技术也已经运用在一些教育产品当中，帮助儿童提高注意力，美国国家射箭队也在应用脑波技术提高运动员的成绩。

　　2013年6月，美国明尼苏达大学的华人科学家贺斌教授带领的研究团队展示了他的意念控制研究成果。与以往需要在大脑中植入电极的意念控制技术不同。贺斌教授最新的意念控制技术完全是无创的，无需进行大脑植入操作。使用者只需戴上一个帽子，通过帽子上的电极即可记录下使用者的脑电波。在这个脑电图扫描帽具有64个紧贴头皮的电极。这些电极监控来自大脑的电活动并将信号（或信号中断）传递给电脑。电脑对这些数据进行处理后将之转化为另一种电子信号，通过Wifi传递至飞行器的接收器，从而控制飞行器的飞行动作。贺斌教授团队展示了如何利用自己的意念操控一架模型直升机在空中飞行、俯冲、上升，甚至可以毫无困难地穿越以气球做成的环形形障碍物。