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用意识控制“机械手”将成现实

发布时间:2021-10-14

  2021-10-10非全日制研究生对北京市人才引进政策的建议,左: 食物被摆放在猴子面前,当猴子产生移动手臂的意念时,机械手臂的传感器就通过猴子大脑神经细胞捕捉到相应的电极信号,并将其传送至控制机械手臂的电子计算机中。

  右: 电子计算机“破译”了这些信号,使机械手臂伸出,拿起食物并送到猴子的口中。

  图中所示传感器的真实大小(参考硬币大小),截面是边长4毫米的正方形。图中大脑中的黑点区域是传感器的安装位置,该传感器包括96个细如发丝的电极。传感器被植入猴子的大脑前回区域,即控制手臂运动的区域。

  一种仅由思想控制的机械手臂已准备好接受人体试验。如果试验成功,这种机械手臂将从根本上改变残疾人——接受截肢手术和被瘫痪折磨的病人——的生活。

  这个试验已经在两只猴子身上得到证实,猴子们可以利用脑电波控制机械手臂并将食物放入嘴中。

  该机械手臂带有可以自由活动的肩膀、肘部和可以用来抓握的“手掌”。通过连接植入大脑中的细如发丝的微芯片,机械手臂可以接受大脑神经所发送出来的不同信号并进行“破译”,从而做出各种不同的动作。

  雷丁大学的人工大脑学教授凯文·沃里克(Kevin Warwick)是该技术领域的领军人物,凯文认为该机械手臂将“创造奇迹”。他提到:“新的人体试验将进一步完善这项技术,我对试验结果非常期待。”

  将芯片植入大脑的技术,又称作“大脑之门”(BrainGate),此技术是由美国布朗大学神经学家约翰·多诺霍(John Donoghue)所开发出来的。2002年,作为世界公认的人工大脑学专家的沃里克教授首次将这一芯片技术应用于自身的试验中。他通过在自己的神经系统中植入的芯片,成功通过“意念”控制了一只机器人手臂——该手臂由其同事彼得·奇伯德(Peter Kyberd)博士研制。

  两年后,一名四肢瘫痪的美国人马修·内格尔(Matthew Nagle)参加了该技术的临床试验。通过芯片,他能控制电脑鼠标、查收电子邮件、转换电视频道和画图。

  内格尔于2007年去世,他使用“大脑之门”芯片共12个月,并称赞这项技术是一个奇迹。当时的他表示:“我无法用言语表达,我只是想让光标落在屏幕右上方,它就真的做到了!”

  去年,试验的对象变为被捆绑住手臂的两只猴子,结果猴子们可以通过意念控制机械手臂,并使用它把蜜饯和水果块喂入自己嘴中。

  如今美国政府已同意于今年7月开始再进行十项有关人体试验,以达到完善该技术的目的。

  沃里克教授认为还需要很多年这种机械手臂才能得到广泛的应用。他说,“该技术的目的是为全身瘫痪的人提供帮助”,“我们已经步入正轨了,但仍然还有很多工作要完成。希望新的人体试验可以帮助我们走的更远”。