人與機(jī)器的“對(duì)話”——人機(jī)交互技術(shù)步入多領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)代

時(shí)間:2010-06-17

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:到目前為止,大部分人機(jī)界面都采用的是“輸入”方式,即由人利用思想來操控外部機(jī)械或設(shè)備。而由人腦來接收外部指令并形成感受、語言甚至思想還面臨著技術(shù)上的挑戰(zhàn)。

      自計(jì)算機(jī)以一個(gè)龐然大物的笨拙體態(tài)出現(xiàn)直到現(xiàn)在,它已經(jīng)越來越緊密地融入了人們的日常生活,并已經(jīng)被公認(rèn)為解決醫(yī)療、教育、科研、環(huán)保等各類重大社會(huì)問題不可或缺的重要工具。在從人逐漸適應(yīng)計(jì)算機(jī)再到計(jì)算機(jī)不斷適應(yīng)人的互動(dòng)過程中,人機(jī)交互技術(shù)也不再局限于鍵盤輸入、手柄操作,而是以更加新奇的方式出現(xiàn):手指的微小動(dòng)作、聲波在空氣中的振動(dòng)、眼珠和舌頭的轉(zhuǎn)動(dòng),都可以實(shí)現(xiàn)信息傳遞,完成人與機(jī)器之間的“對(duì)話”。

  2008年,微軟總裁比爾·蓋茨提出“自然用戶界面”(natural user interface)的概念,并預(yù)言人機(jī)互動(dòng)模式在未來幾年內(nèi)將會(huì)有很大的改觀,電腦的鍵盤和鼠標(biāo)將會(huì)逐步被更為自然、更具直覺性的觸摸式、視覺型以及聲控界面所代替。而隨著技術(shù)的精進(jìn),“有機(jī)用戶界面”(organic user interface)也開始悄然興起——生物識(shí)別傳感器、皮膚顯示器,乃至大腦與計(jì)算機(jī)的直接對(duì)接,無疑都將給人類的生活帶來重大影響。《未來學(xué)家》雜志5/6月號(hào)刊登的文章,就對(duì)當(dāng)前正在研發(fā)或者已投入商用的各類人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行了盤點(diǎn)。 

  觸摸式顯示屏

      觸摸式顯示屏在很多領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,最為人熟知的就是安裝在機(jī)場(chǎng)或者商場(chǎng)的Kiosk自助服務(wù)設(shè)備,游客或購物者通過手動(dòng)觸摸屏幕,就可以查詢相關(guān)信息,辦理登機(jī)手續(xù),甚至購買報(bào)紙。

  2007年,微軟公司推出了“桌面”(Surface)計(jì)算機(jī),帶來了全新的觸摸式人機(jī)交互模式。這款酷似咖啡桌桌面的平板電腦完全摒棄了鼠標(biāo)和鍵盤,通過聲音、筆或者觸摸就可以完成編輯、瀏覽圖片或者直接訂餐等操作。其顯示屏隱藏在硬塑料板底下,依靠一套攝像機(jī)系統(tǒng)捕捉人發(fā)出的指令動(dòng)作,然后進(jìn)行分析、理解并加以執(zhí)行。更令人稱奇的是,只要將手機(jī)、播放器等物品放到其表面,電腦就能自動(dòng)識(shí)別并進(jìn)行文件傳輸。由于“桌面”計(jì)算機(jī)的屏幕可以分割,并且使用了多點(diǎn)觸控技術(shù),可方便多達(dá)10個(gè)用戶同時(shí)使用。

  而今年6月,“桌面”將迎來一個(gè)強(qiáng)勁對(duì)手,索尼公司計(jì)劃推出一款名為AtracTable的茶幾電腦與之一較高下。AtracTable也可以與放在它表面的手機(jī)等設(shè)備進(jìn)行交流互動(dòng)。另外,該款電腦中還集成了年齡、性別、情緒等分析系統(tǒng),可以智能識(shí)別使用對(duì)象。索尼的目標(biāo)是將之推廣到各種使用環(huán)境,包括游戲行業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療市場(chǎng)和零售業(yè)等。

  柔性顯示屏

      超薄、超輕的柔性顯示屏已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室,很快就會(huì)進(jìn)入市場(chǎng)“打江山”。很多評(píng)論人士認(rèn)為,使用能夠隨意折疊卷曲的柔性顯示屏制造的電子書就是未來的紙張。

  目前電子書閱讀器的柔性顯示屏有多種類型,其中包括可以主動(dòng)發(fā)光但卻會(huì)給讀者的眼睛帶來刺激和傷害的有機(jī)發(fā)光二極管(LOED)顯示屏、需要使用背景光的液晶顯示屏(LCD)、以及用在亞馬遜Kindle電子書閱讀器上的由美國E-Ink公司利用電泳顯示技術(shù)制造的電子紙。

  不同的顯示技術(shù)之間各有優(yōu)劣,因而擁有不同的應(yīng)用市場(chǎng),比如,LOED顯示屏的刷新率更快,而E-Ink公司的電子紙則更加節(jié)能。在將來,報(bào)紙、雜志甚至服裝、墻面都可以變成顯示屏,向我們展示一幅幅動(dòng)態(tài)畫面。

  3D顯示器

    盡管3D電影早在90年前就已經(jīng)問世,但2010年才算是真正的“3D元年”,索尼、松下和其他廠商紛紛宣布自己生產(chǎn)的3D電視機(jī)年內(nèi)即可上市銷售,將3D影像從電影院搬進(jìn)客廳已是指日可待。

  目前的3D電視機(jī)仍然需要觀眾佩戴特制的眼鏡才可以收看節(jié)目。眼鏡的規(guī)格大致分為主動(dòng)式快門3D眼鏡和偏光3D眼鏡兩種,并且沒有通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),由各廠商自行研制。

  雖然產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為,近期3D電影在全球票房大賣,預(yù)示著家庭市場(chǎng)已經(jīng)做好了迎接3D的準(zhǔn)備,不過,普通觀眾是否能夠忍受連續(xù)好幾個(gè)小時(shí)戴著特制眼鏡看電視還是個(gè)未知數(shù)。而據(jù)專家預(yù)測(cè),無需佩戴眼鏡就可收看節(jié)目的3D電視機(jī)大概還要再等10年左右才會(huì)推向市場(chǎng)。 

  視網(wǎng)膜顯示器

      視網(wǎng)膜顯示器能夠通過低強(qiáng)度激光或者發(fā)光二極管直接將影像投射到使用者的視網(wǎng)膜上,具有不遮擋視野的特點(diǎn)。

  這一概念是在20多年前提出的,但直到近些年來技術(shù)進(jìn)步才讓各種不同的視網(wǎng)膜顯示變得可行。比如邊發(fā)射發(fā)光二極管,其比面發(fā)射發(fā)光二極管的光輸出功率大,但比激光的功率要求低,將其應(yīng)用于視網(wǎng)膜顯示器,可提供一個(gè)亮度更高而成本更低的選擇。與傳統(tǒng)顯示器相比,視網(wǎng)膜顯示器的亮度-功率比更高,能耗也會(huì)相應(yīng)地大幅降低。

  視網(wǎng)膜成像的應(yīng)用前景非常廣闊,比如車載平視顯示器,可將重要的駕駛信息投射在汽車的前風(fēng)擋玻璃上,司機(jī)平視就可以看到,從而可以提高行車安全;此外還可為執(zhí)行軍事任務(wù)的士兵提供最優(yōu)路徑和戰(zhàn)術(shù)信息,并且在醫(yī)療手術(shù)、浸入式游戲行業(yè)也大有作為。日本兄弟公司曾在2005年的日本“愛知世博會(huì)”上展示了全球首款視網(wǎng)膜顯示器。該公司最近宣布,計(jì)劃于今年發(fā)布一款使用紅光、綠光和藍(lán)光激光二極管的商用視網(wǎng)膜成像顯示器。

  地理空間跟蹤

      地理空間跟蹤的應(yīng)用潛力才剛剛開始展現(xiàn),在未來幾年中有望取得巨大的技術(shù)進(jìn)步。智能手機(jī)配備的全球定位系統(tǒng)、定向儀和加速度計(jì)可以提供足夠多的信息,來幫助使用者確定大概地點(diǎn)和方向。而技術(shù)的改進(jìn)將有可能使跟蹤的精度提高到誤差不超出1毫米。

  很多針對(duì)手機(jī)開發(fā)的現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)應(yīng)用,如基于位置的營(yíng)銷、旅游幫助和社交網(wǎng)絡(luò)等,都使用了地理空間數(shù)據(jù),可以提供基于使用者所處方位的關(guān)聯(lián)信息。在未來幾年內(nèi),隨著跟蹤定位精度進(jìn)一步提高以及無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步提速,這塊市場(chǎng)將會(huì)大幅增長(zhǎng)。

  動(dòng)作識(shí)別

     動(dòng)作識(shí)別是一項(xiàng)正在發(fā)展中的技術(shù),在很多方面都可得到應(yīng)用,如可穿戴式計(jì)算機(jī)、隱身技術(shù)、浸入式游戲以及情感計(jì)算(一種可對(duì)人類的情感進(jìn)行偵測(cè)、分類、組織和回應(yīng)的系統(tǒng)或應(yīng)用,可以幫助使用者獲得高效而又親切的感覺)等。過去大部分動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)重點(diǎn)分析的是臉部和手部的動(dòng)作,不過現(xiàn)在,研發(fā)人員也開始將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到身體姿勢(shì)、步態(tài)和其他行為舉止上來。

  一些具有動(dòng)作識(shí)別能力的控制設(shè)備已經(jīng)達(dá)到了消費(fèi)者水平,比如任天堂的游戲主機(jī)Wii,其主要控制器Wii Remote作為單手操作的遙控器最主要的特色就是其配備了運(yùn)動(dòng)傳感器,可以對(duì)移動(dòng)和傾斜動(dòng)作作出判斷,將玩家手臂、手腕以及手的動(dòng)作真實(shí)地反映在游戲中,從而與電視熒幕上的虛擬物件產(chǎn)生互動(dòng)。

  與此同時(shí),動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)也開始進(jìn)入醫(yī)療領(lǐng)域,醫(yī)生無需觸碰鍵盤或者屏幕就可以操控?cái)?shù)字影像。 

  觸覺交互

    觸覺交互已成為人機(jī)交互領(lǐng)域的最新技術(shù),其可借助人的觸感,產(chǎn)生一種虛擬現(xiàn)實(shí)的效果。觸碰可以產(chǎn)生多種不同的感受,包括輕碰、重碰、壓力、疼痛、顫動(dòng)、熱和冷,因此人工模擬這些感受的方式也各異。

  觸覺交互技術(shù)已經(jīng)開辟了多種可能的應(yīng)用領(lǐng)域,包括虛擬現(xiàn)實(shí)、遙控機(jī)器人、遠(yuǎn)程醫(yī)療、工作培訓(xùn)、基于觸覺的三維模型設(shè)計(jì)等。而在電子商務(wù)方面,觸覺交互也能夠發(fā)揮重要作用。比如,顧客在網(wǎng)上購買服裝之前,可以先感知一下衣料的質(zhì)地,然后再做決定。

  日本東京大學(xué)的研究人員正在開發(fā)一個(gè)被稱為“觸覺雷達(dá)”(Haptic Radar)的項(xiàng)目,通過對(duì)使用者周圍幾米內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行探測(cè),然后將相關(guān)信息轉(zhuǎn)換成顫動(dòng)或者其他感官刺激傳達(dá)給使用者,從而提高其對(duì)空間的感知能力。對(duì)于失明的人來說,這種觸覺雷達(dá)可以讓他們?cè)谛凶哌^程中避免與身邊的人或者物體相撞。

  隨著技術(shù)進(jìn)步,觸覺交互最終或許可以讓我們擁有之前從未曾體會(huì)過的一些感受。

  可觸式(實(shí)體)用戶界面

    可觸式(實(shí)體)用戶界面是自然用戶界面的一種,這種設(shè)備的奇妙之處在于,它集合了多種功能于一體,比如手機(jī)、照相機(jī)、遙控器等,并且會(huì)隨時(shí)“變身”,而這完全取決于用戶抓握它的方式。

  麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室去年推出了一個(gè)名為“肥皂塊”(bar of soap)的裝置,其外形與一塊洗衣皂相差無幾,但是,如果用戶像拿手機(jī)一樣拿著它,它就會(huì)變換出一個(gè)帶健區(qū)的觸摸屏;如果像拿照相機(jī)一樣拿著它,它又會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為液晶取景器。其中的奧秘就是“肥皂塊”帶有的一個(gè)三軸加速計(jì)和72個(gè)表面?zhèn)鞲衅?,可以追蹤用戶手指位置以及自己所處的位置,然后判斷?yīng)該“變身”為手機(jī)、照相機(jī)、遙控器、掌上電腦還是游戲機(jī)。

  而麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的另一個(gè)發(fā)明,是一款與曲奇餅差不多大的計(jì)算機(jī),被稱為Siftable。其雖然個(gè)頭小,卻同樣擁有圖形顯示、鄰域檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)感應(yīng)和無線通信功能。如果將多個(gè)Siftable排列組裝,就可以實(shí)現(xiàn)多種不同的交互應(yīng)用,比如數(shù)學(xué)游戲、音樂創(chuàng)作、色彩混合、圖片整理或者情節(jié)串聯(lián)圖板游戲等,這對(duì)激發(fā)孩子的學(xué)習(xí)熱情大有幫助。

  語音識(shí)別

     能夠直接與機(jī)器交談的能力在很多領(lǐng)域都會(huì)具有巨大的應(yīng)用潛力。如果雙手可以因語音識(shí)別系統(tǒng)得到“解放”,開車,修理發(fā)動(dòng)機(jī),烹飪一道美餐,或者實(shí)施一臺(tái)手術(shù),這些活動(dòng)都能夠從中獲益。

  目前,語音識(shí)別技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于呼叫路由、家庭自動(dòng)化、語音撥號(hào)以及數(shù)據(jù)錄入等服務(wù)。針對(duì)國際旅行者的語言對(duì)語言翻譯器已經(jīng)開始進(jìn)入市場(chǎng),大概再過幾年,人們就能買到全球通用的實(shí)時(shí)翻譯器了。

  無聲語音(默讀)識(shí)別

    通過默讀識(shí)別,使用者不需要發(fā)出聲音,系統(tǒng)就可以將喉部聲帶動(dòng)作發(fā)出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成語音,從而破譯人想說的話。但該技術(shù)目前尚處于初級(jí)研發(fā)階段。

  在嘈雜喧鬧的環(huán)境里、水下或者太空中,無聲語音識(shí)別是一種有效地輸入手段,有朝一日可被飛行員、救火隊(duì)員、特警以及執(zhí)行特殊任務(wù)的部隊(duì)所運(yùn)用。研究人員也在嘗試?yán)脽o聲語音識(shí)別系統(tǒng)來控制機(jī)動(dòng)輪椅車。對(duì)于有語言障礙的人士,無聲語音識(shí)別技術(shù)還可以通過高效的語音合成,幫助他們同外界交流。如果這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展成熟,將來人們網(wǎng)上聊天時(shí)就可以不必再敲鍵盤。

  美國宇航局艾姆斯研究中心正在開發(fā)一套無聲語音識(shí)別系統(tǒng)。研究人員表示,當(dāng)一個(gè)人默念或者低語時(shí),不論有沒有實(shí)際的唇部和臉部動(dòng)作,都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)信號(hào)。他們開發(fā)的這套識(shí)別系統(tǒng)在人體下巴和喉結(jié)兩側(cè)固定鈕扣大小的特殊傳感器,可以捕獲大腦向發(fā)聲器官發(fā)出的指令并將這些信號(hào)“閱讀”出來。這套系統(tǒng)最終將會(huì)整合進(jìn)宇航員的艙外活動(dòng)航天服上,宇航員可以通過它向儀器或機(jī)器人發(fā)送無聲指令。該項(xiàng)目首席科學(xué)家恰克·喬金森表示,幾年之后,無聲語音識(shí)別技術(shù)就能夠進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用。

眼動(dòng)跟蹤

    眼動(dòng)跟蹤的基本工作原理是利用圖像處理技術(shù),使用能鎖定眼睛的特殊攝像機(jī)連續(xù)地記錄視線變化,追蹤視覺注視頻率以及注視持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短,并根據(jù)這些信息來分析被跟蹤者。

  越來越多的門戶網(wǎng)站和廣告商開始追捧眼動(dòng)跟蹤技術(shù),他們可以根據(jù)跟蹤結(jié)果了解用戶的瀏覽習(xí)慣,合理安排網(wǎng)頁的布局特別是廣告的位置,以期達(dá)到更好的投放效果。德國Eye Square公司發(fā)明的遙控眼動(dòng)跟蹤儀,可擺放在電腦屏幕前或者鑲嵌在屏幕上,借助紅外技術(shù)和樣本識(shí)別軟件的幫助,就能記錄用戶視線目光的轉(zhuǎn)移。該眼動(dòng)跟蹤儀已在廣告、網(wǎng)站、產(chǎn)品目錄、雜志效用測(cè)試和模擬研究領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用。

  由于眼動(dòng)跟蹤能夠代替鍵盤輸入、鼠標(biāo)移動(dòng)的功能,科學(xué)家據(jù)此研發(fā)出了可供殘疾人使用的計(jì)算機(jī),使用者只需將目光聚集在屏幕的特定區(qū)域,就能選擇郵件或者指令。未來的可穿戴式電腦也可以借助眼動(dòng)跟蹤技術(shù),更加方便地完成輸入操作。

  電觸覺刺激

    通過電刺激實(shí)現(xiàn)觸覺再現(xiàn),可以讓盲人“看見”周圍的世界。

  英國國防部已經(jīng)推出了一款名為BrainPort的先進(jìn)儀器,這種裝置能夠幫助失明者用舌頭來獲知環(huán)境信息。

  BrainPort配有一副裝有攝像機(jī)的眼鏡,一根由細(xì)細(xì)電線連接的“棒棒糖”式塑料感應(yīng)器和一部手機(jī)大小的控制器??刂破鲿?huì)將拍攝到的黑白影像變成電子脈沖,傳到盲人使用者口含的感應(yīng)器之中,脈沖信號(hào)刺激舌頭表面的神經(jīng),并由感應(yīng)器上的電極傳到大腦,大腦就會(huì)將感知到的刺激轉(zhuǎn)化成一幅低像素的圖像,從而讓盲人清楚地“看到”各種物體的線條及形狀。該裝置的首個(gè)試用者、失明的英國士兵克雷格·盧德伯格現(xiàn)在已經(jīng)能夠在不靠外力輔助的情況下獨(dú)立行走,進(jìn)行正常閱讀,并且他還成為了英格蘭國家盲人足球隊(duì)的一員。

  從理論上來說,指尖或者身體的其他部位也能夠像舌頭一樣被用來實(shí)現(xiàn)觸覺再現(xiàn),并且隨著技術(shù)進(jìn)步,大腦所感知到的圖像的清晰度將大幅提高。在將來,還可經(jīng)由可見光譜之外的脈沖信號(hào)來刺激大腦形成圖像,從而產(chǎn)生很多新奇的可能,比如應(yīng)用在可見度極低的海域使用的水肺潛水裝置。

  仿生隱形眼鏡

    數(shù)十年來,隱形眼鏡一直是一種用于矯正視力的工具,而現(xiàn)在,科學(xué)家希望將電路集成在鏡片上,打造出功能更強(qiáng)大的超級(jí)隱形眼鏡,它既可以讓佩戴者擁有將遠(yuǎn)處物體“拉近放大”的超級(jí)視力,顯示出全息圖像和各種立體影像,甚至還可以取代電腦屏幕,讓人們隨時(shí)享受無線上網(wǎng)的樂趣。

  美國華盛頓大學(xué)電子工程系的科學(xué)家們就利用自組裝技術(shù),使納米大小的細(xì)粉狀金屬成分在聚合體鏡片上“自我裝配”成微電路,成功地將電子電路與人造晶體結(jié)合在一起。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人巴巴克·帕維茲稱,仿生隱形眼鏡使用了現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù),可以讓虛擬圖像同人的視野所及之處的真實(shí)景象相疊加,這將完全改變?nèi)伺c人之間、人與周圍環(huán)境互動(dòng)的方式。一旦最后設(shè)計(jì)成功,它可以把遠(yuǎn)處的物體放大到眼前,可以讓電游玩家仿佛親身進(jìn)入到虛擬的“游戲世界”中,也可以讓使用者通過只有自己能看到的“虛擬屏幕”無線上網(wǎng)。

  由于這種隱形眼鏡會(huì)始終與人體體液保持接觸,其也可被用作非侵入式的人體健康監(jiān)測(cè)儀,比如監(jiān)測(cè)糖尿病人體內(nèi)胰島素水平。帕維茲預(yù)測(cè),類似的監(jiān)測(cè)儀器在5年到10年內(nèi)就可能面世。

  人機(jī)界面

    人機(jī)界面也被稱為“腦機(jī)接口”,它是在人或動(dòng)物腦(或者腦細(xì)胞的培養(yǎng)物)與外部設(shè)備之間建立的直接連接通路,即使不通過直接的語言和行動(dòng),大腦的所思所想也可以借由這條通路向外界傳達(dá)。

  人機(jī)界面分為非侵入式和侵入式兩種。在非侵入式人機(jī)界面中,腦電波是通過外部方式讀取的,比如放置在頭皮上的電極可以解讀腦電圖活動(dòng)。以往的腦電圖掃描需要使用導(dǎo)電凝膠仔細(xì)地固定電極,獲得的掃描結(jié)果才會(huì)比較準(zhǔn)確,不過現(xiàn)在技術(shù)得到改進(jìn)后,即使電極的位置不那么精準(zhǔn),掃描也能夠?qū)⒂杏玫男盘?hào)撿取出來。其他的非侵入式人機(jī)界面還包括腦磁圖描記術(shù)和功能磁共振成像等。

  為了幫助有語言和行動(dòng)障礙的病患,美國、西班牙和日本的研究人員近年來已經(jīng)相繼開發(fā)出了“意念輪椅”,這些裝置都是利用外部感應(yīng)器來截獲患者大腦發(fā)出的神經(jīng)信號(hào),然后將信號(hào)編碼傳遞給電腦,再由電腦分析并合成語言或形成菜單式操控界面,來“翻譯”患者的需求,并讓輪椅按照這些需求為患者服務(wù),讓他們真正做到“身隨心動(dòng)”。

  去年4月,美國威斯康星州立大學(xué)麥迪遜分校的生物醫(yī)學(xué)博士生亞當(dāng)·威爾遜戴上自己研制的一種新型讀腦頭盔,然后想了一句話:“用腦電波掃描發(fā)送到Twitter上去?!庇谑沁@句話出現(xiàn)在了他的微博上。由于技術(shù)限制,該設(shè)備每分鐘只能輸入10個(gè)字母,但卻顯示了可觀的應(yīng)用前景。閉鎖綜合征患者(意識(shí)清醒,對(duì)語言的理解無障礙,但因身體不能動(dòng),不能言語,常被誤認(rèn)為昏迷的病人)和四肢癱瘓者都有望依靠大腦“書寫”文字、控制輪椅移動(dòng)來重新恢復(fù)部分功能。

  而侵入式人機(jī)界面的電極是直接與大腦相連的。到目前為止,侵入式人機(jī)界面在人身上的應(yīng)用僅限于神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù),通過適當(dāng)?shù)拇碳?,幫助受?chuàng)的大腦恢復(fù)部分機(jī)能,比如可以再現(xiàn)光明的視網(wǎng)膜修復(fù),以及能夠恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能或者協(xié)助運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元修復(fù)等??茖W(xué)家還嘗試在全身癱瘓病患的大腦中植入芯片,并成功利用腦電波來控制電腦,畫出簡(jiǎn)單的圖案。

  美國匹茲堡大學(xué)去年在開發(fā)用大腦直接控制的義肢上取得了重大突破。研究人員在兩只猴子大腦運(yùn)動(dòng)皮層植入了薄如發(fā)絲的微型芯片,這塊芯片與做成人手臂形狀的機(jī)械義肢無線連接。芯片感受到的來自神經(jīng)細(xì)胞的脈沖信號(hào)被電腦接收并分析,最終可轉(zhuǎn)化為機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)果顯示,這套系統(tǒng)行之有效。猴子通過思維控制機(jī)械手臂抓握、翻轉(zhuǎn)、拿取,行動(dòng)自如地完成了進(jìn)食動(dòng)作。

  除了醫(yī)療領(lǐng)域,人機(jī)界面還有很多令人驚嘆的應(yīng)用。比如家庭自動(dòng)化系統(tǒng),可以根據(jù)是誰在房間里面而自動(dòng)調(diào)節(jié)室溫;當(dāng)人入睡之后,臥室的燈光會(huì)變暗或者熄滅;如果有人中風(fēng)或者突發(fā)其他疾病,會(huì)立即呼叫護(hù)理人員尋求幫助。

  到目前為止,大部分人機(jī)界面都采用的是“輸入”方式,即由人利用思想來操控外部機(jī)械或設(shè)備。而由人腦來接收外部指令并形成感受、語言甚至思想還面臨著技術(shù)上的挑戰(zhàn)。

  不過,神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)方面的一些應(yīng)用,比如人工耳蝸和人造視覺系統(tǒng)的植入,可能開創(chuàng)出一條新思路:有一天科學(xué)家或許能夠通過與我們的感覺器官相連,從而控制大腦產(chǎn)生聲音、影像乃至思想。但與此同時(shí),隨著各種與人類神經(jīng)系統(tǒng)掛鉤的機(jī)械裝置變得越來越精巧復(fù)雜、應(yīng)用范圍越來越廣泛、并且逐步擁有遠(yuǎn)程無線控制功能時(shí),安全專家們就要擔(dān)心“黑客入侵大腦”的事件了。陳丹

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