美國截癱患者首次通過“腦控”行走、南韓科學家研發腦控外骨骼機器人、中國腦控智慧聯盟成立……近期，國內外多家科研機構在意念控制領域取得新進展，這不禁讓人聯想到曾風靡世界的科幻電影《阿凡達》。“意念控制”這類科幻世界中的常客，難道正一步步走入現實？它對未來戰爭將起到什麼作用？請看科技日報特約專稿——

　　“意念控制”是各種科幻小説、影視作品中常常出現的特殊能力，它可以令人類直接通過“意念”控制其他物體甚至生物。近年來，腦機介面技術（Brain-Computer Interface，BCI）的迅猛發展讓這種超能力一步步變為現實。也許在未來某一天，人們真正能夠親身體驗科幻電影《阿凡達》中的場景，通過意念控制另一個“軀體”進行戰鬥，真正形成“阿凡達軍團”。可以預見，BCI技術不僅能為軀體受傷者提供幫助，更是會對未來戰爭帶來一場深刻的變革。

　　美軍對BCI技術高度關切

　　全球範圍的BCI技術研究已開展多年，美軍對此表示了高度關注，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）投入鉅資，展開該領域的技術攻關。近年來，美國更是加強了對腦科學的研發力度。2013年4月2日，奧巴馬政府公佈了“推進創新神經技術腦研究計劃”，旨在探索人類大腦的工作機制、繪製腦活動全圖，並最終開發出針對大腦疾病的療法。2014年9月，美國國防部宣佈將投入3億美元支援腦計劃。DARPA的投資主要用於緩解或治愈因傷導致的神經精神疾病，其中，很大一部分是BCI技術的應用。近期，DARPA又公佈了其新的研究計劃，旨在從兩個方向組織攻關。

　　重建身體機能是否可能

　　DARPA的第一大方向是恢復人的神經功能和行為功能，幫助肢體受傷的戰士恢復身體機能。這主要包括四個方面的研究內容：

　　一是革命性假肢，目的在於幫助失去上肢控制能力的傷員重建肢體運用的能力。為此，DARPA開展了“手部本體感受和觸感界面”項目，旨在打造具有高度感覺反饋的、如天然手臂一樣靈活的假肢系統，有效解決“本體感受”問題，讓用戶擁有切實的感受，使假肢真正成為人身體的一部分。 DARPA項目經理道格·韋伯稱，該項目的關鍵之處，就在於將與截肢處相聯繫的週邊神經與人體神經系統相接合，保持週邊神經實現正常功能的同時，使用戶通過相同的神經信號來控制和感知假肢。這種假肢外形將更加美觀，並能像真實四肢一樣對神經脈衝作出回應。

　　該項目將幫助受傷服役軍人和退伍軍人實現自然功能的完整性，是奧巴馬“腦計劃”的一部分，其最終目標是創造出能夠在日常生活中長期使用的安全可靠的設備。該項目也得到了美國國立衛生研究院、退伍軍人事務部等機構的支援。DARPA正在與美國食品和藥物管理局的科學家合作，為這類先進技術輔助開發驗證安全性和評判量化的新標準，以更好地為受傷的在役軍人和退役人員提供服務。凱斯西儲大學、克利夫蘭醫學中心、Draper實驗室、Nerves股份有限公司、Ripple有限責任公司、匹茲堡大學、猶他州大學和佛羅裏達大學等相關研究機構參與了這個項目。

　　二是加速創傷恢復的重組與可塑性，該項目將研製一種由電極或光纖組成的大腦植入體，將其植入大腦表面後，它們將讀取大腦神經元的電信號，然後發送適當的光脈衝去刺激其他原本應該對神經元信號做出反應的大腦區域。這種植入體將作為那些被損傷或者被“截去”的大腦區域的替代物，使大腦能夠正常運轉。

　　士兵在戰場中極易遭受炸彈與火炮的襲擊，猛烈的衝擊會對士兵的大腦産生極大的影響，從而造成不同程度的創傷性腦損傷。據報道，僅參加伊拉克和阿富汗戰爭而遭受腦損傷的美軍士兵就多達36萬人，這些傷員輕者反映遲鈍，重者失去記憶、神志不清，完全喪失社交能力。這一傷病成為美軍亟待解決的重大問題，因此，美國國防部提出這個研究項目，計劃利用新型大腦植入手段，用腦機介面技術來替代受損大腦灰質皮層的功能。DARPA對該項目給予了大力支援，宣佈了一項為期兩年的初步計劃，資助斯坦福大學和布朗大學的4個研究所用於聯合開發腦晶片項目。這一項目涉及神經學、精神病學、大腦模擬專業，甚至包括半導體專業，目前已在理解大腦損傷、建立大腦活動的概念化數學模型等方面取得了一定進展。

　　三是恢復編碼記憶整合神經裝置，DARPA希望尋找到一種新方法對神經元信號進行分析解碼，以掌握在腦損傷後如何刺激神經元、促進記憶編碼的恢復、恢復個體形成新記憶和存儲以前形成的記憶的能力。這種可長期植入的微型無線神經裝置有望幫助頭部受傷的士兵恢復對任務的記憶。

　　四是可靠神經介面技術，該技術旨在對大腦中神經網路活動進行可視化和量化。利用該技術，人們可以在大範圍內快速觀測神經網路的活動，前所未有地深入了解大腦結構和功能。更重要的是，人們可以通過該技術進一步揭示神經網路和行為功能之間的關係，不僅能夠更好地觀察神經系統，還可以通過對刺激和反射回路進行精心調製，探索神經信號和大腦之間的因果關係。這對於研究人員了解治療受傷人員的腦部傷病具有重大的促進作用。

　　上述技術旨在恢復人體由於損傷而破壞的一些神經能力與行為能力，而DARPA對BCI關注的另一大方向則用於提高人類的能力，利用BCI技術對人腦和人體機能進行優化。

　　增強戰士的表現能力

　　DARPA第二個大方向是增強人類的訓練與表現能力，試圖通過BCI技術手段縮短士兵技能訓練週期，打造“超級戰士”。具體內容可分為以下四個方面。

　　一是加速學習計劃。這一計劃將提高士兵們的戰場學習能力，DARPA希望通過有效的探測、追蹤方法，加快士兵的技能習得能力。近日，DARPA又公佈了一個為期兩年的基礎研究項目——“恢復活動記憶與回放”，旨在研究“神經回放”在形成記憶和回憶過程中的作用，從而幫助人腦更好地、更具體地記住偶發事件，更快地學會技能。

　　二是敘述網路項目。該項目旨在對敘述內容及不同敘述方式對人類認知和行為的影響進行分析。該研究對於軍事戰場開展資訊戰、心理戰具有特別的意義。一方面，可以通過敘述網路對敵方的情緒特點展開有針對性的宣傳工作，用不同的宣傳內容對敵人進行心理攻擊。另一方面，也可以適當運用於心理勸導，比如讓百姓接受援助，或者讓恐怖分子放棄抵抗等等。

　　三是用於情報分析員的神經技術。該技術能夠在作戰環境下通過記錄並實時處理情報員的大腦信號，選擇需要分析的圖像。這種圖像處理技術可以産生大範圍的靜態視覺圖像。該計劃憑藉信號處理、人機界面、突破性的神經科學等方面的發展進步，將神經技術融入圖像分析領域，顯著提高識別關鍵資訊的速度與準確性，為士兵提供戰場輔助工具。傳統的目標搜索是在電腦上的一整塊現實區域中搜索目標，而在新技術條件下，大區域將被分割成多張較小的圖像，並在資訊員眼前快速切換，當含有目標資訊的圖像在眼前閃爍時，觀察者的大腦將在300毫秒內發出信號，並由資訊處理系統捕獲進行下一步處理。在這個過程中，觀察者本身甚至都沒有意識到圖像中包含著他要找尋的資訊。DARPA將與美國國家地理空間情報局合作完成這一項目。美國加利福尼亞州千橡市的特勒達因技術公司，新澤西州莫裏斯鎮的霍尼韋爾國際公司，以及紐約的哥倫比亞大學與Neuromatters有限責任公司的聯合團隊設計了參與競標的三個原型系統。

　　四是認知技術威脅預警系統。該系統旨在通過發展單兵攜帶型視覺威脅探測設備，最大化地提升戰士們的威脅檢測和態勢感知能力，可靠地探測到潛在的威脅和感興趣的目標。人類具有能夠感知到威脅的本能，在戰場上，儘管雷達等探測設備快速發展，但仍無法避免信號盲區，許多時候戰士們仍要依靠自身的眼力和感知力來判斷周圍環境。在雙筒望遠鏡、錄影機和攜帶型雷達的幫助下，漏檢率仍只有47%或更低。於是，科學家們便設想，將EEG檢測系統與望遠鏡相連，實時檢測大腦信號，通過相連的電腦進行數據分析，探測可能潛伏在遠方的敵人。DARPA于2008年啟動了該項目，並開發了一套包括高像素錄影機、可在電腦運作的認知視覺處理演算法和EEG感知裝置的技術裝備，不僅將識別率提高到了91%，還將戰士的視域擴展到120度。目前，DARPA已為美國陸軍軍官進行該技術的演示，也許在不久的將來就可以投入訓練使用。美國HRL實驗室、先進腦監控公司、量子應用科學與研究公司和加州聖迭戈大學等機構都參與了這項研究，技術成果已向美軍陸軍的夜視實驗室進行轉交。

　　儘管這些BCI技術的研究計劃大多數處於理論和實驗室研究階段，但任何一項技術的成功實現，都將對未來戰爭帶來不小的衝擊。在科技制勝的今天，我們也需要抓住發展機遇，搶佔科技前沿，牢牢掌控技術“制腦權”，為打贏未來戰爭奠定基石。

　　（作者單位：國防科技大學）