教育裝備采購網(wǎng)訊：據(jù)浙江在線近日消息，浙江大學求是高等研究院在紫金港校區(qū)實驗室展示最新的“腦—機”接口技術(shù)研究成果。主角是一只名叫“建輝”的猴子(約5歲，相當于人的20歲左右)。它戴一頂花帽子，頭上有幾根電線拖出來，連在實驗室的電腦上。在工作人員指揮下，“建輝”做出了抓、勾、握、捏四種不同的手部動作。在不遠處，一只制作精密的機械手在“建輝”做出相應(yīng)動作后，馬上做出相同的抓、勾、握、捏的動作。機械手可以拿住本子、杯子、水瓶等物體。

　　浙江大學“腦—機”接口技術(shù)研究團隊鄭筱祥教授說，有了這項技術(shù)，多年以后，也許阿凡達里的場景會成真。而殘疾或癱瘓的人，也能通過“腦—機”接口技術(shù)重新獲得運動或照顧自己的能力。

　　猴子是如何控制機械手的?

　　鄭筱祥教授說，大腦內(nèi)充滿了神經(jīng)元和液體，上千億個神經(jīng)元之間通過發(fā)出微小的電脈沖(也可稱為腦電波)相互交流，控制生物的各種運動，大到行走跑步，小到抬抬眉毛。不過一直以來，這些腦電波就像“天書”一樣難懂。

　　上世紀90年代，計算機技術(shù)迅速發(fā)展，人類對腦電波的研究有突破。“腦—機”接口技術(shù)迅速成為全球最熱門研究領(lǐng)域之一。它主要研究在大腦和外部設(shè)備(例如假肢)之間建立一條傳輸腦電波的通道，這樣人即使神經(jīng)通路損壞，大腦信號也能通過外部設(shè)備達到身體各處，控制運動，不會癱瘓。

　　“腦—機”接口技術(shù)研究，浙大已經(jīng)進行了5年。

　　前期是在大鼠上做實驗。浙大提供了一份以前的視頻資料：工作人員在大鼠的腦中植入了控制左右轉(zhuǎn)彎的芯片，這樣就“制成”了一個大鼠機器人。在大鼠前進過程中，工作人員通過大鼠腦中的接收裝置給它發(fā)指令，讓它靈巧地左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，繞過豎著的瓶子。最后在工作人員指令下，停在指定區(qū)域內(nèi)。

　　“建輝”這個項目，浙大做了很長時間準備。動物實驗中心研究人員花半年時間訓(xùn)練猴子，讓猴子能根據(jù)提示做出抓、勾、握、捏四種動作。

　　另外還要給猴子動手術(shù)，由浙大醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科的朱君明副教授主刀，在“建輝”的大腦負責運動的皮層中植入兩個芯片，與大腦中的200多個神經(jīng)元相連。

　　兩個芯片通過電纜連接電腦。猴子在運動時，腦電波會有相應(yīng)活動，計算機實時記錄下它一舉一動所發(fā)出的腦電波信號。在實驗室電腦屏幕上，可以看到腦電波信號呈現(xiàn)出高低和頻率不同的波浪圖。研究人員對信號進行實時分析解讀，最終掌握了“建輝”抓、勾、握、捏四種不同動作時腦電波的特征和規(guī)律等信息。

　　這些基礎(chǔ)工作準備好后，“建輝”大腦中的腦電波傳到機械手上時，電腦控制的機械手就能依據(jù)之前收集的信息，根據(jù)猴子指令做出相應(yīng)動作。

　　“腦—機”接口技術(shù)可用到醫(yī)療上

　　浙大研究團隊的老師說，“腦—機”接口技術(shù)，將來能為殘疾人康復(fù)提供幫助，恢復(fù)這些人的運動功能和感覺。假如一個人因車禍腰椎受傷，大腦的信號不能傳送到下肢，人就不會走路了。“腦—機”接口技術(shù)讓這個人不需要通過脊髓神經(jīng)傳遞大腦信號，恢復(fù)下肢運動功能。

　　比如一個人因工傷失去了一只手，專家可以給這個人裝上一只精密的機械手，機械手直接由人的大腦直接控制，能像正常的人的手一樣使用，甚至可以更厲害，可更強壯或更靈巧。遠比現(xiàn)有的義肢好。

　　再如一個人不幸失去了一只眼睛，科學家可以給這位患者裝上一個機器眼珠，這個眼珠看到的影像通過“腦—機”接口技術(shù)直接傳到大腦中，義眼也可以和真眼一樣了。

　　但是，要實現(xiàn)這些還有很長的過程。

　　浙江大學求是高等研究院陳衛(wèi)東副教授說，不僅是醫(yī)療領(lǐng)域，未來的人工智能技術(shù)、航空航天和國家安全領(lǐng)域，都用得上“腦—機”接口技術(shù)。這一技術(shù)能讓人或生物和機器結(jié)合起來，實現(xiàn)更強大的功能;也能讓我們對自己的大腦有更多了解。因為有巨大發(fā)展前景，現(xiàn)在各國科學家都在研究。

　　浙江大學求是高等研究院成立于2006年10月，是浙江大學設(shè)立的獨立科研機構(gòu)。研究院是一個多學科交叉平臺，計算機科學、生物醫(yī)學、材料科學、臨床醫(yī)學等專業(yè)的研究人員共同合作，主要研究領(lǐng)域有“腦—機”接口，動物機器人，康復(fù)工程與無障礙技術(shù)。目前研究院與國外“腦—機”接口領(lǐng)域最頂尖的學校和科研機構(gòu)建立了良好學術(shù)聯(lián)系。

　　鄭筱祥教授說，“建輝”這個項目是浙大很多研究人員共同努力的結(jié)果。浙大這項成果達到了國際“腦—機”接口領(lǐng)域的最前沿水平，國內(nèi)目前還沒有學校實現(xiàn)這一技術(shù)。

　　“我們研究團隊的成員很多是年輕人”。鄭老師風趣地說，“除了我老一點，團隊里很多人不超過35歲。這些研究人員有的是浙大自己培養(yǎng)的，有的是從國外引進的人才”。

　　鄭教授介紹，全球“腦—機”接口技術(shù)研究是一步步來的，先是在老鼠身上做實驗。具有里程碑意義的是2006年美國的布朗大學Donoghue教授的研究成果。他在人腦中植入了芯片，這樣人腦可直接控制電腦的光標，再通過這臺電腦控制別的設(shè)備。2006年，這位教授曾到浙大來做學術(shù)交流。

　　美國的技術(shù)一直在發(fā)展。2008年，美國匹茲堡大學科學家宣布實現(xiàn)讓猴子用意念(腦電波)控制機械手臂的運動。2011年10月，美國杜克大學宣布他們不僅能讓猴子用意念控制虛擬的手掌，還能感受虛擬手掌觸摸物體時的觸覺。具體做法是用計算機做出虛擬的手和粗糙程度不一的物體，虛擬手在撫摸物體時，猴子的大腦能感受到物體的粗糙程度。

　　鄭老師說，浙大研究成果的特別之處在于捕捉到的是更加精細的手指的信號，復(fù)雜性和精密性要求比美國的手臂移動要高。“建輝”控制的機械手，是世界上最精密的機械手之一，由意大利圣安娜高等研究大學Carrozza教授的實驗室制成。