你只需輕松躺在床上，動(dòng)動(dòng)腦海中的念頭，就可以“隔空取物”———這原本是不少科幻片中描繪的超能力，如今卻將成為現(xiàn)實(shí)。不用鍵盤和鼠標(biāo)，無需肌肉運(yùn)用，僅僅靠大腦的意識(shí)就可以成為控制信號(hào)，進(jìn)而操作計(jì)算機(jī)，完成我們想做的任何事，這便是最近在廣東科學(xué)中心參觀“大腦展”時(shí)，發(fā)現(xiàn)的一項(xiàng)研究課題。研究者稱，已能通過電極連接大腦皮層，從而實(shí)現(xiàn)用大腦意識(shí)操控計(jì)算機(jī)，指揮一只機(jī)械手完成簡(jiǎn)單動(dòng)作。假以時(shí)日，人們常說的那句廣告語“你能想到，就能做到”，看來并非虛言。
A
了解大腦構(gòu)造，便知工作原理
最初的人類大腦跟蜥蜴大腦差不多，都包括腦干、小腦和基底神經(jīng)節(jié)等基本構(gòu)成部分，它們負(fù)責(zé)處理基本的身體功能，如呼吸、平衡和協(xié)調(diào)，以及簡(jiǎn)單的生存沖動(dòng)，如喂食、交配和防御；逐漸進(jìn)化而來的邊緣系統(tǒng)，則包括腦扁桃體、海馬體、下丘腦、扣帶皮層和其他邊緣區(qū)域，它們慢慢改善了我們的情感和記憶；最后進(jìn)化完成的大腦皮層，則有助于我們制定規(guī)劃、預(yù)測(cè)后果和使用語言。
一個(gè)成人大腦的重量約為1.4千克，僅約等于一個(gè)小哈密瓜的重量。大腦由細(xì)胞組成，除了基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞外，還有一部分神經(jīng)元細(xì)胞。神經(jīng)元細(xì)胞承擔(dān)了使人類思考、感知和行動(dòng)等大部分工作。而人腦內(nèi)約有1000億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元都至少能和其他1000個(gè)神經(jīng)元相連。假如把這些神經(jīng)元想像成彈珠，那么大腦中的神經(jīng)元足以填滿整個(gè)紐約公立圖書館。
神經(jīng)元具有跟普通細(xì)胞與眾不同的特殊結(jié)構(gòu)，由細(xì)長(zhǎng)的臂狀物彼此相連，并通過電化學(xué)信號(hào)實(shí)現(xiàn)高速通訊。大腦每個(gè)神經(jīng)元每秒可發(fā)送1000個(gè)信號(hào)。這些信號(hào)從一個(gè)神經(jīng)元傳送到另一個(gè)神經(jīng)元的速度高達(dá)400公里/小時(shí)。信號(hào)神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生電流，大腦信號(hào)產(chǎn)生的電壓很小，甚至不及普通手電筒電池電壓的1/10，但腦細(xì)胞正是通過這些電流實(shí)現(xiàn)交流的。
研究者通過皮層腦電圖（EcoG）技術(shù)，在人類大腦表面裝置一排電極，雖然不直接接觸神經(jīng)元，卻因?yàn)榫嚯x近，足以測(cè)量到神經(jīng)元的信號(hào)。利用這些電極或記錄裝置對(duì)腦細(xì)胞“監(jiān)聽”，當(dāng)腦細(xì)胞神經(jīng)元發(fā)揮某項(xiàng)特定功能時(shí)，電極便會(huì)以相應(yīng)的高頻率進(jìn)行交流、共振或同步。電極甚至可以觀察神經(jīng)元在千分之一秒內(nèi)的激活情況，遠(yuǎn)快過其他監(jiān)測(cè)大腦活動(dòng)的方式。運(yùn)算功能強(qiáng)大的電腦，通過對(duì)電極相應(yīng)數(shù)據(jù)的記錄，便可以對(duì)人腦的某些具體指令進(jìn)行定位，然后按照這些指令完成相應(yīng)任務(wù)。
簡(jiǎn)單地說，理想的“隔空取物”原理就是電腦接收到人類大腦發(fā)出的腦電波，然后自動(dòng)分析處理相應(yīng)數(shù)據(jù)，再根據(jù)人腦的想法操縱機(jī)器完成任務(wù)。
B
電腦模擬視覺，眼睛也可“廢棄”？
2002年的《科學(xué)》雜志報(bào)道，美國(guó)亞歷桑那州立大學(xué)研究人員科學(xué)家，通過在猴子大腦中植入特殊電極后，這些家伙竟然可以“通過自己的思維”，不用動(dòng)“手”就能移動(dòng)屏幕上的鼠標(biāo)指針。隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加，這些猴子甚至可以“越發(fā)熟練和準(zhǔn)確”地操控計(jì)算機(jī)玩起簡(jiǎn)單的電腦游戲。實(shí)驗(yàn)中，這些猴子大腦中負(fù)責(zé)控制運(yùn)動(dòng)的部份神經(jīng)元附近，被放置了微小的電極。共有50到100個(gè)電極被安置在猴子大腦中，但這些“外來戶”的總寬度不超過人的半根頭發(fā)粗細(xì)。
2005年底，日本理化研究所宣布成功研制出一套腦控計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的主要組成部分是擁有約200個(gè)電極的腦電波儀，以及處理腦電波所含信息并指揮光標(biāo)移動(dòng)的軟件。其后，俄羅斯神經(jīng)與計(jì)算機(jī)交互項(xiàng)目的主管科學(xué)家德米特瑞·卡爾洛維斯基也宣稱，他們研制成功一種頭盔，能夠讓“癱瘓者通過這種頭盔裝置將信息傳達(dá)至外部世界”。
這種研究給閉鎖綜合癥患者、癲癇患者、老年癡呆癥患者等不少行動(dòng)不便者，帶來一個(gè)嶄新的世界。
但順利操控這個(gè)系統(tǒng)需要強(qiáng)化訓(xùn)練。研究人員將腦電波命令人類身體各部位動(dòng)作時(shí)的強(qiáng)弱和光標(biāo)的移動(dòng)一一對(duì)應(yīng)。如使用者想“動(dòng)右手”，左腦大腦皮質(zhì)的一部分就活躍起來，電極捕捉到這一變化后就使光標(biāo)從右向左移動(dòng)；反之，一旦考慮“動(dòng)左手”，光標(biāo)就從左往右運(yùn)動(dòng)；想“右腳”，光標(biāo)向上；想“左腳”，光標(biāo)朝下。通過這種訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)者慢慢掌握了不動(dòng)身體僅靠想就能產(chǎn)生腦電波的要領(lǐng)。結(jié)果顯示，光標(biāo)按照所想的內(nèi)容移動(dòng)準(zhǔn)確率達(dá)70%至80%。 (責(zé)任編輯：鑫報(bào))
