AI發(fā)展高級階段：腦機一體化實現(xiàn)人機和諧共生，意念控制心想事成

AI 發(fā)展高級階段：腦機一體化實現(xiàn)人機和諧共生，意念控制心想事成

遠望智庫特約研究員 魏岳江

隨著5G 、6G、云計算、AI（人工智能）、大數(shù)據(jù)等技術(shù)不斷被運用于各個領(lǐng)域，AI機器人感性認識、理性認知、分析判斷、搜索抓取、綜合歸納、自主決策能力不斷提升，將推動有人與無人和諧共生、人機一體未來社會由空想變?yōu)楝F(xiàn)實。

人工智能（AI）一詞，自從1956 年在Dartmouth學會上提出以來，研究者們研制發(fā)展了機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和智能專家系統(tǒng)以及聊天機器人、播音機器人等數(shù)字新產(chǎn)品，現(xiàn)基本實現(xiàn)了由1.0向2.0邁進。

AI機器人，就是利用人工智能技術(shù)制造的機器人，它與一般機器人相比，具有在相當發(fā)達的“大腦”中起作用的中央計算機操作控制系統(tǒng)，具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，能夠理解人類語言、聽懂人類話語，用人類語言同操作者之間進行直接對話與交流，代替人去完成制作任何樣式文本等工作。

AI機器人的誕生，最初是人類的助手，當時其本身未有人的意識和思維，猶如一個工作保障平臺，有人預先給其輸入固定程序讓其代替人去完成各種保障任務。此后，AI機器人在計算機系統(tǒng)生成的智能專家系統(tǒng)輔助下，開始像人類一樣會計算、傳遞信息，能夠幫助有人存儲和快速處理海量數(shù)據(jù)，具有簡單人為能力，但未有人的感知認知能力，還擺脫不了人為控制。直至現(xiàn)在，AI機器人具有簡單的思維智慧、感知認知、看懂聽懂、分析判斷、自主決策的能力，能夠幫助有人高效地完成“看”和“聽”相關(guān)工作，即可按照人為控制程序行動，也可在沒有人為命令的情況下進行自主決策。

一、AI競賽驅(qū)動機器人“大腦”向“人腦”思維發(fā)展

目前，在世界各國展開的AI競賽中，AI系統(tǒng)計算思維能力雖然比不上人類大腦，但是研究者們把最新算法植入AI系統(tǒng)體內(nèi)，并對其“深度學習”進行培訓和指導練習后，就可與人類爭鋒。

2016年1月，阿爾法圍棋就在實戰(zhàn)中擊敗了歐洲冠軍，震驚了世界。此后，又在首爾第一場巔峰對決中擊敗圍棋高手韓國人李世乭。2022年，Al自動繪畫生成的作品《太空歌劇院》，在美國科羅拉多州舉辦的博覽會美術(shù)比賽中獲得“數(shù)字藝術(shù)/數(shù)字修飾照片”組第一名。2023年3月15日，美國一家名為OpenAI的人工智能研究公司宣布推出GPT-4，這是其AI語言模型系列中最新的一款，為ChatGPT和新Bing等應用提供支持。與ChatGPT所用的模型相比，GPT-4不僅能夠處理圖像內(nèi)容，且回復的準確性有所提高。據(jù)OpenAI稱，GPT-4是一個大型多模態(tài)模型，雖然在許多現(xiàn)實世界場景中的能力不如人類，但在許多專業(yè)測試中表現(xiàn)出超過絕大多數(shù)人類的水平。鑒于此，OpenAI的人工智能研究公司又宣稱研制GPT-5，引發(fā)新一輪AI競賽熱潮，正改變著信息時代以人為主、智能技術(shù)為輔的現(xiàn)代生活方式，智能社會、智能工廠、智能產(chǎn)業(yè)、智能超市、智能車間、智能編輯部等揭竿而起。

在2023全國兩會期間，央視頻推出的《“冠”察兩會》中，超仿真虛擬主持人“AI王冠”與王冠本尊再度同臺，隨時隨地交流，開啟全新方式對熱點話題進行報道。在“AI王冠2.0”的新報道模式短視頻先導片中，“AI王冠”說自己對科技創(chuàng)新領(lǐng)域最感興趣，“如果我的算力進一步提升，表現(xiàn)就會超過你”。兩會期間，“AI王冠”的表現(xiàn)可圈可點，其信息表達準確清晰，控制能力強。在深度學習的算法支撐下，“AI王冠”可以不間斷學習，進行自我功能迭代。

除谷歌之外，IBM、微軟、臉書、雅虎、亞馬遜等國外巨頭，以及國內(nèi)的百度、騰訊、阿里巴巴平臺，紛紛投資AI機器人產(chǎn)業(yè)，AI寫作機器人在不少媒體和資訊網(wǎng)站上也加速布局，AI采寫機器人已融入數(shù)字新聞報道行業(yè)領(lǐng)域，各種新媒體直播神器如VR、AV、H5技術(shù)突飛猛進，AI寫作機器人搭乘大數(shù)據(jù)+云計算的云報道快車鳴笛啟動，正深刻地改變著融媒體以人為主體的編輯記者采訪報道方式，開啟人與機（編輯記者與AI采寫機器人）結(jié)合數(shù)字新聞報道新模式的同時，有的行業(yè)者也滋生恐智癥。

就拿目前ChatGPT來說，的確有的行業(yè)者看了報道有點忐忑不安，擔心人腦的主導地位被AI機器人取代而邊緣化，更怕ChatGPT奪走有些行業(yè)者的飯碗，也有的萌發(fā)依托ChatGPT投機取巧……總之，ChatGPT被神化，人類有了危機感。不可否認，作為AI競賽的急先鋒，由人工智能技術(shù)衍生出來的AI機器人ChatGPT，其優(yōu)勢在于能快速抓取并處理大量信息，完成各種文本等任務。同時，ChatGPT還可以扮演“虛擬助手”的角色，與用戶進行人性化交互對話，像真人一樣聊天對話。然而，ChatGPT也并非萬能應用，存在著一些潛在風險和挑戰(zhàn)。況且，ChatGPT是由人腦操控的，雖然上知天文下知地理，但是它畢竟是由人類編寫的程序，最終還離不開人的控制，是人類提高工作質(zhì)量和產(chǎn)出的輔助工具，而人與人之間的區(qū)別在于人類的思維。這意味著，更聰明的人將能夠更好地利用ChatGPT。因此，可以斷言，也許ChatGPT會取代人類很多工作，但絕對不會取代人腦。無論AI機器人如何高智能化，人在智能社會中的決定性作用和地位沒有變，只不過人對AI機器人的依賴程度不斷增加，對人的數(shù)字科技素質(zhì)要求越來越高。

在不久的將來，AI機器人能與用戶接觸，進行人機對話，開始像人類一樣能理解、分析、思考與決策，甚至具有超人能力，逐步實現(xiàn)由人為控制、人機交互向意念控制、人機一體融合發(fā)展。

二、電影《阿凡達》激發(fā)研制“人腦-機器”接口意念控制機器人技術(shù)火花

看過電影《阿凡達》的人一定不會忘記影片中這樣一個片段：在潘多拉星上，下身癱瘓的前海軍戰(zhàn)士杰克·薩利躺在密封艙中，通過頭上戴著的復雜設備，利用意念操控人造的混血阿凡達去完成主人想干的各種工作。當然，潘多拉星和阿凡達只是導演卡梅隆的虛構(gòu)，利用意念操控阿凡達自然也不可能發(fā)生。但是，你或許不知道，利用意念操控物體已經(jīng)不再是人類的空想。

目前，腦波相關(guān)的技術(shù)不斷被應用于醫(yī)療領(lǐng)域，如治療癲癇等腦部疾病的病人。此外，已經(jīng)有多個科研機構(gòu)宣稱開發(fā)出了可以利用思維控制的義肢，但是，目前大多仍停留在實驗室階段。雖然實現(xiàn)了多模式腦特征的提取，但是由于腦機接口的一些固有的局限性，如速度慢、正確率不夠高，成為國際上在腦控技術(shù)研究中的一大障礙。為解決這一問題，中國西北工業(yè)大學電子信息學院率先提出了“腦機一體化”的概念，該概念的提出有力推動了腦控技術(shù)的實際應用。

如今，人類基于腦波具有隨著情緒波動而變化的特性，研制出了“人腦-機器”接口意念控制機器人技術(shù)。

腦機接口，有時也稱作大腦端口或者腦機融合感知，它是在人或動物腦(腦細胞的培養(yǎng)物)與外部設備間建立的直接連接通路。在單向腦機接口的情況下，計算機或者接受腦傳來的命令，或者發(fā)送信號到腦(如視頻重建)，但不能同時發(fā)送和接收信號。而雙向腦機接口允許腦和外部設備間的雙向信息交換。

2012年2月21日，中國浙江大學求是高等研究院腦機接口研究團隊宣布，他們運用計算機信息技術(shù)成功提取并破譯了猴子大腦關(guān)于抓、勾、握、捏四種手勢的神經(jīng)信號，使猴子的“意念”能直接控制外部機械。2012年浙江大學學生研發(fā)的意念控制系統(tǒng)獲得全國大學生虛擬儀器大賽三等獎，可以通過眨眼選擇系統(tǒng)功能，集中注意力執(zhí)行系統(tǒng)功能，實現(xiàn)意念控制機械手、音視頻播發(fā)、互聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)送、輪椅模型和玩游戲等。2013年11月浙江大學學生研發(fā)的基于Wifi通信的意念控制視頻車，其設計中可以通過注意力控制賽車的速度，攝像頭的視頻實時傳輸?shù)絇C端和手機端。此設計由于創(chuàng)新性和技術(shù)性獲得全國大學生測量控制與儀器儀表設計大賽一等獎，并獲得國家專利。2014年1月浙江大學組建青芒創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊，研發(fā)意念控制風扇燈、意念控制賽車、意念控制飛行器等，并在浙江省科技館進行展覽。意念控制風扇燈中，用戶可以通過注意力控制風扇的轉(zhuǎn)動，風扇轉(zhuǎn)起來以后上面會顯示出設置的文字，非常炫酷。意念控制賽車中,用戶可以通過注意力控制賽車的啟停與速度。意念控制飛行器中,用戶可以通過注意力控制飛行器的高度，用戶注意力越集中飛行器的飛行高度越高。2014年3月浙江大學研發(fā)基于Emotiv的意念控制車載機械手，用戶可以通過運動想象控制機械手的移動，通過表情控制機械手完成特定的動作。

2015年6月，上海交通大學機械與動力工程學院成功利用人類的大腦意念遙控活體蟑螂。這只蟑螂在人腦的指揮下，竟然完成了S形軌跡和Z形軌跡等任務 。

在天津大學和天津市人民醫(yī)院共同舉辦的純意念控制人工神經(jīng)康復機器人系統(tǒng)發(fā)表會上，因中風導致偏癱的董女士只通過想，就能指揮自己原本無法動作的肢體聽話地完成相應動作，實現(xiàn)了癱瘓病人身隨意動，思行合一的夢想。這是天津大學神經(jīng)工程研究團隊和天津市人民醫(yī)院聯(lián)合研制的最新研究成果，起名為“神工一號”。與在世界杯上亮相的腦控機械外骨骼相比，“神工一號”更能夠體現(xiàn)出純意念。體驗者的想象并非只是單純的控制命令，而是一種腦區(qū)激活方式，想象即為待實施的實際肢體動作，真正實現(xiàn)大腦皮層與肌肉活動的同步耦合。該系統(tǒng)包括無創(chuàng)腦電傳感模塊、想象動作特征檢測模塊、運動意圖識別模塊、指令編碼接口模塊、刺激信息調(diào)理模塊、刺激電流輸出模塊6部分。體驗者需要把裝有電極的腦電探測器戴在頭部，并在患病肢體的肌肉上安裝電極，借助“神工一號”的連接，就可以用意念來控制自己本來無法行動的肢體了。

由天津大學研制開發(fā)的純意念控制的人工神經(jīng)康復機器人“神工二號”在山東煙臺發(fā)布并進入臨床使用，讓部分癱瘓患者能夠重新恢復運動。

2008年，美國匹茲堡大學的科學家實現(xiàn)了讓猴子用“意念”控制機械手臂的運動。2009年的美國消費電子展上，全球最大的玩具廠商美泰公司推出了基于腦波技術(shù)的玩具MindFlex。

MindFlex是一款腦波控制玩具，玩家可以用意志讓小球懸浮至空中，意念越專注，小球就漂浮越高。利用輔助的手動控制設備，玩家可以控制小球穿越各種障礙。MIndFlex推出短短5周后，第一批產(chǎn)品便銷售一空，瘋狂的表現(xiàn)也使它被亞馬遜評為2009年圣誕節(jié)玩具采購清單第一名。2011年10月，美國杜克大學醫(yī)學中心的科學家在《自然》雜志發(fā)表文章，宣布他們不僅能讓猴子用意念移動虛擬手掌，還能感受虛擬手掌觸摸物體的觸覺信號。

俄羅斯“未來研究基金會”已掌握了思維控制機械的腦機接口技術(shù)。

英國研究人員已開發(fā)出一種用于控制飛船模擬器的腦機接口裝置，戴在測試者頭上后，可成功控制飛船模型飛行，有望將有人與無人融合一體。

三、腦機一體化，讓士兵用意念遠程操縱他們的“阿凡達”替身在戰(zhàn)場上進行戰(zhàn)斗

腦機一體化，就是通過腦機接口將大腦的智力和基于計算機技術(shù)的人工智能結(jié)合起來，將大腦作為計算機控制系統(tǒng)中的一個神經(jīng)中樞，構(gòu)成一個既有大腦的靈活和智能，又有計算機的高速和大容量的新型系統(tǒng)，用于對各種設備與系統(tǒng)的控制。它既不是完全依靠“腦”，也不是完全依靠計算機進行全程控制。如：在未來陸地無人戰(zhàn)車應用中，戰(zhàn)車的運行主要基于人工智能技術(shù)的計算機系統(tǒng)控制的，但是人工智能系統(tǒng)的“智能”是依靠它所經(jīng)歷過的戰(zhàn)場情況，戰(zhàn)場情況復雜多變，常規(guī)的智能系統(tǒng)不可能做到隨機應變，這就是無人戰(zhàn)車有時不能按照人為控制運行的原因。加入腦控，可以在可能遇到緊急情況下，及時發(fā)出各種警示和模式切換指令，避免了各種事故發(fā)生。中國西工大神經(jīng)信息團隊取得新突破，實現(xiàn)用意念控制整個無人機編隊。

從2004年開始，美國國防部國防高級研究計劃局就已投入巨資，在杜克大學的神經(jīng)工程中心等全美6個實驗室中展開了“思維控制機器人”的相關(guān)研究。盡管距離這一“終極目標”的實現(xiàn)尚早，但科學家已經(jīng)取得了一些突破。2008年，位于北卡羅來納州的科學家已能讓一只獼猴在跑步機上直立行走，并從植入獼猴腦部的電極獲取神經(jīng)信號，通過互聯(lián)網(wǎng)將這些信號連同視頻一起發(fā)給日本的實驗室，最終美國獼猴成功地“用意念控制”。在經(jīng)過10多年動物實驗的實踐基礎(chǔ)上，美國軍方應用于人體的早期植入設備被設計及制造出來，開始對《阿凡達》影片中出現(xiàn)的BCI（腦機接口技術(shù)）開展了研究，并打算在未來打造出電影中的巨型“機械戰(zhàn)士”，讓士兵用意念遠程操縱他們的“阿凡達”替身在戰(zhàn)場上進行戰(zhàn)斗。

2013年6月，美國明尼蘇達大學的華人科學家研究團隊展示了他們的意念控制研究成果。與以往需要在大腦中植入電極的意念控制技術(shù)不同。這項最新的意念控制技術(shù)完全是無創(chuàng)的，無需進行大腦植入操作。使用者只需戴上一個帽子，通過帽子上的電極即可記錄下使用者的腦電波。在這個腦電圖掃描帽上，安裝64個緊貼頭皮的電極。這些電極監(jiān)控來自大腦的電活動并將信號(或信號中斷)傳遞給電腦。電腦對這些數(shù)據(jù)進行處理后將之轉(zhuǎn)化為另一種電子信號，通過Wifi傳遞至飛行器的接收器，從而控制飛行器的飛行動作。該團隊展示了如何利用自己的意念操控一架模型直升機在空中飛行、俯沖、上升。通過腦機接口技術(shù)，不僅能通過意念控制無人機等飛行器，還可以控制陸地各種無人裝備，通過配備先進的腦波處理芯片、高精度陀螺儀的單電極腦波采集設備，通過藍牙輸出頭部位置、用戶注意力、放松度、原始腦波等參數(shù)，控制陸地飛行器行動。

未來的單兵可以控制幾十臺戰(zhàn)場機器人，即可為每臺機器人分配一個特定的任務、在任務框架內(nèi)賦予機器人一定的自主權(quán)，也可通過意念指揮控制周圍機器人。機器人也可根據(jù)戰(zhàn)場情況變化獨立作戰(zhàn)，或與有人部隊、其他無人作戰(zhàn)部隊自主協(xié)同作戰(zhàn)。指揮官和操作人員坐在指揮所內(nèi)，看著屏幕顯示器就能意念指揮成建制機器人部隊；單兵佩戴意念操控技術(shù)的智能頭盔，不僅轉(zhuǎn)動攝像頭和傳感器平臺觀察機器人行為動作，也可意念控制機器人行動；有人機飛行員，可以通過佩戴意念操控智能頭盔顯示器，就可指揮控制一小批在附近飛行的無人機群或各種平臺發(fā)射的多架小型無人機。

當然，意念控制AI機器人的同時，機器人也可自主行動，甚至于機智過人，具有超人本領(lǐng)。當無人系統(tǒng)智能大腦向人類智慧大腦逐漸演進，必將日益突破人們的軍事想象力邊界，有一天智能大腦或許替代人類腦力具有超人智慧并不是天方夜譚。2020年8月，美國空軍的模擬空戰(zhàn)中AI（人工智能）擊敗了頂尖的F-16戰(zhàn)斗機飛行員，人類飛行員說“我們作為戰(zhàn)斗機飛行員所做的事情都不起作用”。在2023年4月6日的演習中，美軍測試了AI飛行員與人類操作員在超視距任務中的協(xié)同功能，這也是無人機史上首次 “近地軌道衛(wèi)星通信”。人類操作員的命令通過“手動油門和操縱桿”發(fā)送到LEO-SATCOM上，并通過LEO-SATCOM將命令發(fā)送給AI飛行員。AI飛行員自主跟蹤和動態(tài)機動，并通過HOTAS更新相關(guān)的信息。AI飛行員提供的信息通過HUD顯示，人類操作員根據(jù)這些信息通過HOTAS向AI重新分配任務。在此次測試中，通過LEO-SATCOM，地面的操作人員可以在無人機升空時快速培訓和部署AI飛行員，證明了GA-ASI在幾分鐘內(nèi)更新AI飛行員的能力。

2021年6月初，美海軍水面開發(fā)第1中隊在加州圣迭戈海軍基地無人作戰(zhàn)中心內(nèi)，遠程操控美軍“幽靈艦隊”試驗項目的第二艘“流浪者”號無人水面艦艇由墨西哥灣海域穿航通過巴拿馬運河，進入太平洋海域，共航行4421海里，其中98%的航行處于自主航行模式。美海軍無人駕駛軍艦“海獵號”已順利完成首次試航，可航行數(shù)千英里，無需船上人員操控。

美海軍未來的F/A-XX第六代戰(zhàn)機將作為海軍在未來航母行動中有人和無人機組的“四分衛(wèi)”（美式橄欖球比賽中的場上指揮者）參加戰(zhàn)斗，利用有人/無人機組提供更大的殺傷力和生存能力。美國奧斯塔爾公司正式向美國海軍交付“阿巴拉契科拉”號遠征快速運輸艦。這是美國海軍列裝的第13艘先鋒級遠征快速運輸艦，有望成為美國海軍艦隊中最大的無人艦船。這艘具備自主能力的“阿巴拉契科拉”號于2021年11月下水，在2022年9月12日驗收和無人操控試驗中，從美國南部阿拉巴馬州莫比爾港航行至東部佛羅里達州邁阿密港，全程678海里（1海里等于1.852千米）。其中85%的時間內(nèi)，該艦處于自主駕駛狀態(tài)。美海軍宣布，計劃未來5年打造一支由10艘大型無人水面艦艇組成的無人艦隊，用于獨立作戰(zhàn)或與水面部隊聯(lián)合作戰(zhàn)。

2015年，俄羅斯首次以建制形式把機器人分隊投入敘利亞戰(zhàn)場后，又在敘利亞反恐戰(zhàn)場上使用由6個平臺-M履帶式機器人、4個暗語輪式機器人、1個洋槐自動化火炮群，以及數(shù)架無人機組成的機器人軍團，通過仙女座-D指揮系統(tǒng)，對恐怖組織進行了空地一體的人機協(xié)同聯(lián)合作戰(zhàn)，取得了令外界震驚的作戰(zhàn)效果。2021年2月，俄媒首次披露“獵戶座”無人機在敘利亞實戰(zhàn)的畫面，公開了該機用沙漠涂裝向地面恐怖分子目標設施進行精確打擊的場景。

2022年10月，烏克蘭海軍使用自殺式無人艇突襲俄黑海艦隊駐地塞瓦斯托波爾海軍基地，被視為這類無人作戰(zhàn)裝備的創(chuàng)新性使用。2023年2月10日，俄軍以牙還牙，同樣使用無人艇突襲了連接烏克蘭與摩爾多瓦的一座戰(zhàn)略性橋梁。西方媒體宣稱，這是俄軍首次使用無人艇。克里姆林宮沒有針對此事發(fā)表評論。

俄羅斯海軍還正在測試水下無人機（無人潛航器），這些無人機能夠有效地監(jiān)測水下環(huán)境并發(fā)現(xiàn)靠近的敵人、看護艦艇和水下設施，還能夠?qū)ふ宜?，?zhí)行保護港口免遭侵襲破壞任務。水下無人機可以由操作員操控，也可以在指定區(qū)域自主行動。如：“大鍵琴-1R”，是俄羅斯第一種可以實際使用的重型自主式無人潛航器，2005-2006年試驗型號在遠東通過了航行試驗，2007年在北極實現(xiàn)了試驗使用；“勇士-D”自主式無人潛航器，能夠在世界海洋最深的地段展開工作，2019年進行了試驗，2020年5月下潛至馬里亞納海溝洋底，記錄深度超過10千米。

以色列作為一個特別重視減少士兵傷亡的國家，率先啟用打造現(xiàn)代化“保護者”無人水面艦艇計劃，被用于沿黎巴嫩海岸巡邏并監(jiān)控真主黨的活動及布防情況。2024年，以色列將開始生產(chǎn)一款名為“Kizilelma”新型自主無人機，計劃與其他無人機進行編隊飛行測試。

2016年，英國皇家海軍在蘇格蘭和西威爾士海岸測試了一支無人艦隊，包括無人艦艇和無人機。英國皇家海軍希望在未來10年內(nèi)，將打造全自動、無人化，裝備激光和制導導彈的無人“幽靈”戰(zhàn)艦服役，屆時將取代有人護衛(wèi)艦和驅(qū)逐艦。英國皇家海軍正在探索“伊麗莎白女王”級航空母艦使用無人系統(tǒng)技術(shù)的可行性，目前正在“威爾士親王”號航母上測試奎奈蒂克公司研制的“女妖”固定翼無人機。

伊朗已經(jīng)裝備多個系列的無人機，2022年5月首次對外公開了第 313 地下無人機基地。該基地作為伊朗第一個無人機專用地下作戰(zhàn)設施，存放了上百架大、中、小型察打一體無人機，包括“燕子-5”“遷徙者-6”“墮落天使”“卡曼-22”系列等無人機。2022年7月15日，伊朗海軍宣布成立首個海軍無人機師。

5G發(fā)展到6G，可以讓無人系統(tǒng)平臺和作戰(zhàn)人員得以在更廣闊的空間內(nèi)實現(xiàn)互聯(lián)互通，使軍事指揮員把越來越多的指揮權(quán)、決策權(quán)交給人工智能新算法。指揮員只需坐在電腦面前，看著從攝像頭傳回來的視頻，通過意念和表情即可對機器人士兵或無人化系統(tǒng)平臺實施各種控制。屆時，無人部隊成建制走上戰(zhàn)場成為現(xiàn)實。可以預測，未來軍隊就是人機結(jié)合軍隊，班排連長可能逐步被機器人所取代，智能指揮所、智能假想敵、無人化軍營等都將誕生。

審核編輯 ：李倩