用意念控制機(jī)器人，你想做阿凡達(dá)還是鋼鐵俠？
在電影《阿凡達(dá)》中，人們可以用意念控制軀體；《鋼鐵俠》里斯塔克用意念控制盔甲；《EVA》里的主角們也用意念操控機(jī)甲戰(zhàn)斗，這些只是科幻電影里的情節(jié)？不，這在不久的將來就能成為現(xiàn)實(shí)。
為了讓機(jī)器人按照人類想法行事，它們就得理解我們。很多時(shí)候，這意味著不得不做出妥協(xié)：教機(jī)器學(xué)懂得人類語言的玄妙，比如，為它們提供特定任務(wù)的具體指令。但是，如果可以研發(fā)出一種類似人類自然延伸的機(jī)器人，讓它們可以按照我們的想法自如行動(dòng)，又會(huì)怎么樣？
多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)都曾研發(fā)出能依照腦中所想而行動(dòng)的機(jī)器人，甚至是能輔助殘疾人走路的機(jī)械骨架。它們也是靠腦電波來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交流的。通常，一個(gè)實(shí)驗(yàn)對象頭戴嵌入電極的傳感器，想象機(jī)器人的動(dòng)作，將腦電波信號傳入計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)再將腦電波信號處理成指揮機(jī)器人的指令。
由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院神經(jīng)修復(fù)中心研發(fā)的腦機(jī)接口技術(shù)（brain-computerinterface，BCI），人們可以實(shí)現(xiàn)大腦意念對外部設(shè)備的控制。而麻省理工學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）的團(tuán)隊(duì)和波士頓大學(xué)也正在攻克這一難題，他們打造出了一種反饋系統(tǒng)，這款MIT研發(fā)出的反饋系統(tǒng)能夠讓人類操作者僅通過大腦信號就能實(shí)時(shí)糾正機(jī)器人做出的選擇。
癱瘓的少年通過由腦電波控制的機(jī)器外骨骼踢出世界杯的第一腳球
2014年巴西世界杯期間，一名腰部以下癱瘓的少年通過由腦電波控制的機(jī)器外骨骼踢出世界杯的第一腳球，利用的就是BCI技術(shù)。自2008年遭受6級骨髓損傷后，亞當(dāng)？福瑞茲（AdamFritz）行走一直要靠假肢支撐，而最近在BCI技術(shù)的幫助下，亞當(dāng)終于能夠再一次自己獨(dú)立行走。
現(xiàn)在，研究人員又將目光轉(zhuǎn)向機(jī)器人，研究如何通過BCI技術(shù)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的控制。上圖中的機(jī)器人實(shí)際上就是帶輪子的筆記本電腦，工業(yè)機(jī)器人維修，目前人們只能通過BCI技術(shù)對這個(gè)機(jī)器人進(jìn)行左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)或前進(jìn)的控制。但這個(gè)機(jī)器人擁有自主能力，能夠在活動(dòng)中避開障礙物。
人們可以通過兩種方式使用BCI技術(shù)：一種是在大腦中植入一種芯片，另一種是佩戴腦電圖頭盔，后者會(huì)將扁平的金屬片與人的頭皮相接觸來測量人體腦電波。頭盔獲取的腦電波會(huì)通過一個(gè)小型放大器被無線傳輸?shù)诫娔X上，以此實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的控制。
美軍要用腦波控制無人機(jī)
腦電波的研究已經(jīng)超過百年，不過除了在醫(yī)療上有一些應(yīng)用，比如幫助癱瘓者移動(dòng)四肢，一直處于研究階段。現(xiàn)在，有研究者將目光轉(zhuǎn)向了無人機(jī)。
如果控制者想讓無人機(jī)鋪展開來，研究者能夠知道控制這種想法的是大腦的哪一部分。思想會(huì)通過藍(lán)牙與機(jī)器人通信。在控制多架無人機(jī)移動(dòng)時(shí)，控制者需要盯住顯示屏和圖像，觀察無人機(jī)是如何執(zhí)行各種任務(wù)的。研究人員稱：我們擁有一套動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，它可以知道四旋翼無人機(jī)的位置，我們改變無人機(jī)的距離，無人機(jī)就會(huì)做出相應(yīng)的調(diào)整。
現(xiàn)在存在的問題有兩個(gè)方面：一方面是腦電波技術(shù)還無法充分的將人的思維提取出來并轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。只能進(jìn)行非常有限而且基礎(chǔ)的腦機(jī)交互。因此無法實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的精確控制，比如說想僅通過腦電技術(shù)控制無人機(jī)在任意環(huán)境下自如穿梭，這是不可能的。但是通過預(yù)設(shè)程序和指令觸發(fā)的形式讓無人機(jī)去做一些特定場景下的固定操作是可行的，比如讓無人機(jī)起飛，并做一個(gè)簡單的翻滾機(jī)動(dòng)，這個(gè)是可以的。
另一方面就是對操作人員會(huì)有一定的要求，操作的人員需要進(jìn)行一定的訓(xùn)練，去熟悉這種新的操作方式，而且這種操作可能并不是一種很直觀的意念操作。比如想要讓無人機(jī)起飛可能并不是操作員在腦中默默地發(fā)出一個(gè)起飛的指令，而是需要他通過調(diào)整思緒和情緒來控制自己的專注力，當(dāng)專注力達(dá)到某個(gè)程度的時(shí)候才會(huì)觸發(fā)無人機(jī)起飛。因此對操作員的要求也會(huì)比較高。
焊工用腦波控制機(jī)器臂，獲得了印尼鋼鐵俠的稱號
印尼焊工WayanSutawan左臂癱瘓，為了控制自己的左臂，他打造了一個(gè)據(jù)說能用腦波信號控制的機(jī)器人設(shè)備，而這為他贏得了印尼鋼鐵俠的稱號。
Sutawan的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)比較龐大，頗具機(jī)械朋克之感。穿戴好機(jī)械臂之后，他戴上了自己制作的腦波頭帶。然后他集中了一會(huì)兒精神，我們就看到機(jī)械臂竟然奇跡般地抽搐了一下！然后他似乎就能完全控制這條機(jī)器臂了，我們甚至可以看到他能使用機(jī)器臂來完成一些較為精細(xì)的任務(wù)。另外，他還能使用這條機(jī)器臂舉起10公斤的重物。
Sutawan的故事已經(jīng)在社交網(wǎng)站上引起了風(fēng)波，但有些人并不相信，覺得他的故事并不合理。癱瘓是控制特定部位運(yùn)動(dòng)功能的腦細(xì)胞死亡后發(fā)生的，癱瘓后大腦無法再發(fā)出控制這部分身體運(yùn)動(dòng)的指令。所以要說一個(gè)頭帶能夠讀取大腦信號并將其傳送給機(jī)器臂，實(shí)在有些可疑。
而且就算這個(gè)頭帶能夠讀取已死亡的腦細(xì)胞的腦波，它也應(yīng)該有一個(gè)能夠存儲腦波信號并將其轉(zhuǎn)換成控制電機(jī)的電信號的處理器，這個(gè)處理器在哪里？馬來西亞科技網(wǎng)站SoyaCincau質(zhì)疑說：他是怎么完成如此復(fù)雜的編程的？他是使用怎樣的超級計(jì)算能力來消化所有這些數(shù)據(jù)的？到目前為止，這些問題還未得到解答。
真是一個(gè)現(xiàn)實(shí)版的鋼鐵俠故事，希望能有人能更深入地了解一下這個(gè)開創(chuàng)性的發(fā)明到底，
檢測腦電波信號獲取意念，國產(chǎn)腦控機(jī)器人如阿凡達(dá)
除了國外的研究，國內(nèi)也有很多相關(guān)研究與運(yùn)用，比如北京信息科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的多信息源（腦控+眼控）智能輪椅機(jī)器人、腦控餐桌機(jī)器人已經(jīng)具備類似的功能。在近期舉行的華北五省市區(qū)高校機(jī)器人大賽上，其中的腦控輪椅機(jī)器人項(xiàng)目一舉獲得機(jī)器人創(chuàng)意設(shè)計(jì)賽一等獎(jiǎng)。
目前這個(gè)腦控輪椅機(jī)器人通過對人腦電信號的分析可以獲取人的運(yùn)動(dòng)意愿，并利用眼球輔助檢測，從而控制輪椅。
研究者介紹，腦控輪椅機(jī)器人采用的是多信息源融合控制系統(tǒng)，它安裝有腦電波傳感器和眼動(dòng)儀，庫卡機(jī)器人，即腦控+眼控形式進(jìn)行控制，我們曾經(jīng)利用腦電波控制輪椅運(yùn)行，但是效果并不好，指令執(zhí)行的成功率僅有60%至70%，后來我們加入了眼動(dòng)儀測試輔助信號傳輸，目前指令執(zhí)行準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)到90%。使用者在使用時(shí)頭部戴上一個(gè)頭盔，頭盔上的16個(gè)觸角扣住了頭部的各個(gè)部位，采集人腦電波中的電信號指令，人坐在輪椅上，眼睛注視著前方屏幕即可。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)的另一項(xiàng)發(fā)明腦控智能餐桌也使用了和腦控輪椅機(jī)器人相似的技術(shù)，它由三部可以自由運(yùn)行的全向輪、有機(jī)玻璃的桌面板和圓形平臺組成，庫卡機(jī)器人，可以在用戶的腦電波控制下自主移動(dòng)，目前，腦控智能餐桌并沒有加入眼動(dòng)儀輔助信號傳輸裝置，未來，我們想在其中加入手勢控制系統(tǒng)，根據(jù)人的手勢便可使其移動(dòng)到指定位置，另外，還可以添加互聯(lián)網(wǎng)點(diǎn)餐功能，方便用戶使用。他說。