人类用意念能够遥控动物吗?

200美元的遥控飞机模型,跟真飞机一样,在空中自由滑翔,上下翻飞,大家都非常熟悉了。那么,你是否考虑过,人类不用遥控器,而是通过自己的大脑,或者说,用意念就能控制空中的飞机模型,或者控制他人,或者其他什么动物,并与之进行交流?

这些只有在科幻电影中才会出现的镜头,近些年来已经变成了现实。

用“脑-机接口”系统实现思维控制

据媒体报道,早前,韩国科学技术院(KAIST)的研究人员们已经开发出了一套系统,让人类能够通过脑波控制一只活体海龟的走向。双方的信息交流方式是将信号从大脑传递到电脑,再由电脑将信号传回大脑。据了解,这套系统的“控制端”是一种“脑-机接口”(BCI)、而执行具体任务的是海龟壳上的一个机器人系统。它由摄像头、Wi-Fi收发器、Raspberry Pi控制模块、电池和能够左右变换阻挡海龟视野的眼罩组成。通过海龟背上摄像头传来的影像,人类操控者只需要佩戴“脑-机接口”系统,在大脑中想着“向左”、“向右”的念头,就可以移动眼罩,控制海龟的前进方向。

用意念控制动物,也有人称之为“意念移物”。所谓“意念移物”,是指人类通过自己的意识,在不接触任何外物的情况下,让物体按照控制者的思想移动或者做其他的事情。实际上,用意念控制动物或者物体,在我们国家早已不是什么新鲜事了,而且技术水平处于领先地位。

“只需动用意念,不需任何肢体动作就可以完成一场绿茵场上的足球对抗战。”据媒体报道,2006年6月的一天,一场由两只分别是“前锋”和“守门员”的机器狗进行的“足球赛”,在清华大学医学院人环楼117室2米多长的地毯上激烈地进行。只见“前锋”渐渐绕过障碍物,步步进逼,灵活地躲过“守门员”的堵截,成功将球踢进球门。神奇的是,这只机器狗的所有动作竟然是由两名学生通过自己的脑电波来遥控的。

具体说来,学生们通过“脑-机接口”系统实现用思维控制机器狗踢足球。所谓“脑-机接口”系统,它是由貌似泳帽的电极帽、一个脑电波放大器和一台计算机信息处理器三部分组成。“脑-机接口”神奇的地方,就在于能够在大脑和外界设备间建立起直接沟通的渠道,不需要通过外周的神经肌肉去完成,从大脑获取命令,直接控制设备。学生们只要通过想象,由大脑发出“前、后、左、右”的指令,就可以轻松自如地控制机器狗。

“美国科学家曾预测,21世纪将有10项重大技术会改变世界,其中,第一项就是‘脑-机接口’。” 清华大学神经工程研究所高上凯教授说。

“瓦肯人式心灵融合”

2013年8月的一天,美国一些科研人员在一次试验中借助互联网把一个人的脑电波信号传入另一人的大脑运动皮层,尝试以一人所想“遥控”另一人动作,类似科幻电影《星际迷航》中瓦肯人的特殊能力“心灵融合”。在《星际迷航》中,外星人瓦肯人具有特殊心电感应能力,能够借助触摸他人脸部实现与对方心灵相通,分享对方的意识、记忆和知识等。这种能力被称为“心灵融合”。

美国科研人员进行的这一试验在位于西雅图的华盛顿大学校园内进行,所运用的就是“脑-机接口”系统原理,运用意念遥控指挥另一人的行为。实验进行过程中,计算机科学与工程学教授拉杰什拉奥头戴一顶与脑电图仪相连的帽子,尝试用意念遥控指挥校园另一头的学习与脑科学研究所研究员安德烈亚·斯托科打电脑游戏。

  只见拉奥紧盯着电脑屏幕,想象自己用右手按动键盘空格键,向游戏中的对手开炮。他的大脑发出“开炮”指令后,脑电波信号被脑电图仪捕捉,通过互联网传递到斯托科所戴帽子上安装的经颅磁刺激装置。这一装置刺激斯托科左脑的运动皮层,使运动皮层向他的右手发出动作指令。斯托科随即伸出右手食指,按动键盘,完成了“开炮”动作。

按斯托科的说法,右手动作不受他本人意志控制,感觉像是神经正在“痉挛”。拉奥的同事戏称,这次试验首次实现了“瓦肯人式心灵融合”。拉奥则说:“看到自己大脑想象的动作被另一个大脑转换成实际动作,这让人感觉既兴奋又诡异。”

人类不仅可以运用意念遥控指挥另一人,或者机器人的行为,更令人吃惊的是,早在2008年,美日科学家进行了一次惊人的试验:运用动物遥控万里之外的机器人——一只身在美国的母猴仅凭借其大脑的思维活动,竟成功地指挥一个身在日本的机器人在跑步机上行走。

据悉,这是有史以来第一次通过大脑信号来“远程遥控”一个机器人行走。据报道,这项试验是由美国北卡罗来纳州杜克大学神经学专家米古尔·尼可雷里斯设计并执行的。据悉,参与试验的猴子身处美国北卡罗来纳州的实验室中,它是一只名为“艾多亚”的母猴,重约5.5公斤、高约81厘米。而被遥控的机器人位于日本京都县精华市的日本科学技术振兴机构,它重约91公斤、高1.52米。该机器人能模仿人类的运动,它能跳、蹲和踩,并能用其脚上埋植的传感器感知地面,当它被人推挤时,它也不会倒。试验进行的时候,按照计划,研究人员让母猴“艾多亚”站在一台跑步机上走路,并在“艾多亚”大脑中植入多个电极,记录它250到300个神经元的活动。只要“艾多亚”的踝、膝、臀关节移动,部分神经元就会出现反应。而所有“艾多亚”大脑产生的电信号都将输入计算机,再通过高速网络传给远在日本京都的机器人,从而让机器人稳步行走。

试验开始后,“艾多亚”一边行走,一边十分好奇地盯着大屏幕上的那个机器人——它显然也吃惊地发现后者和它的步伐完全相同!

来自猴子大脑的记录表明,“艾多亚”大脑中的一些神经元在控制它自己的腿,而一些神经元则在控制机器人的腿。经过大约1小时的训练和观看反馈录像之后,研究人员突然来了一个恶作剧——他们停止了“艾多亚”的跑步机。令人吃惊不已的是,此时,“艾多亚”尽管身体已经停下,但它的眼睛仍死死地盯住屏幕上机器人的腿,并完全用自己大脑信号控制机器人继续走了3分钟!

“脑-机接口”原理及现实应用

实际上,用意识遥控动物,或者“意念移物”在我国不仅变成了现实,而且居于世界先进水平。2015年,上海交通大学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。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。

具体的操控过程是这样的: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”。这一过程实际是利用蓝牙通信技术,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。

那么,“脑-机接口”系统所运用的原理又是什么呢?要想搞明白科研工作者究竟是如何利用意念操控对方,首先必须要理解“脑电”这一概念。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。人们常说的意念操控动物,实际上就是利用人类的脑波操控原理进行相关遥控,达到“意念移物”,或者与之进行交流等。据了解,这方面的相关科学研究已经超过半个世纪。

利用人类的脑波操控原理遥控物体,不仅由理论变成了现实,而且开始为人类服务。早在2009年的一次CES展览上,一款名叫Mind Flex的“玩具”震惊了现场的所有人员。“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运用于临床医学、健康养生、乃至可穿戴设备领域。据报道,这一技术正在为人类带来福音,相关技术已经运用于生活实践当中。美国媒体报道,瑞士科学家当地时间2012年4月24日展示了一款新型机器人,肢体部分瘫痪的病人只需依靠意念便可遥控该机器人。研究人员称,这一重大进步可以为行动不便者提供帮助。

人类之于脑电波的研究已经延绵了60多年,基本搞明白了脑电波的基本原理。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,也就是说,不用鼠标和键盘便可开启程序和在计算机撰写笔记。据悉,相关技术将来更可发展为“大脑网络”(brainnet),让人类以大脑讯息直接沟通,从而更好地服务于人类。

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