人機交互技術(shù)步入多領(lǐng)域應用時(shí)代

　　人機界面

　　人機界面也被稱(chēng)為“腦機接口”，它是在人或動(dòng)物腦(或者腦細胞的培養物)與外部設備之間建立的直接連接通路，即使不通過(guò)直接的語(yǔ)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。

　　人機界面分為非侵入式和侵入式兩種。在非侵入式人機界面中，腦電波是通過(guò)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電凝膠仔細地固定電極，獲得的掃描結果才會(huì )比較準確，不過(guò)現在技術(shù)得到改進(jìn)后，即使電極的位置不那么精準，掃描也能夠將有用的信號撿取出來(lái)。其他的非侵入式人機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(yǔ)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(lái)已經(jīng)相繼開(kāi)發(fā)出了“意念輪椅”，這些裝置都是利用外部感應器來(lái)截獲患者大腦發(fā)出的神經(jīng)信號，然后將信號編碼傳遞給電腦，再由電腦分析并合成語(yǔ)言或形成菜單式操控界面，來(lái)“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學(xué)博士生亞當·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(huà)：“用腦電波掃描發(fā)送到Twitter上去。”于是這句話(huà)出現在了他的微博上。由于技術(shù)限制，該設備每分鐘只能輸入10個(gè)字母，但卻顯示了可觀(guān)的應用前景。閉鎖綜合征患者(意識清醒，對語(yǔ)言的理解無(wú)障礙，但因身體不能動(dòng)，不能言語(yǔ)，常被誤認為昏迷的病人)和四肢癱瘓者都有望依靠大腦“書(shū)寫(xiě)”文字、控制輪椅移動(dòng)來(lái)重新恢復部分功能。

　　而侵入式人機界面的電極是直接與大腦相連的。到目前為止，侵入式人機界面在人身上的應用僅限于神經(jīng)系統修復，通過(guò)適當的刺激，幫助受創(chuàng )的大腦恢復部分機能，比如可以再現光明的視網(wǎng)膜修復，以及能夠恢復運動(dòng)功能或者協(xié)助運動(dòng)的運動(dòng)神經(jīng)元修復等?？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(lái)控制電腦，畫(huà)出簡(jiǎn)單的圖案。

　　美國匹茲堡大學(xué)去年在開(kāi)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械義肢無(wú)線(xiàn)連接。芯片感受到的來(lái)自神經(jīng)細胞的脈沖信號被電腦接收并分析，最終可轉化為機械手臂的運動(dòng)。試驗結果顯示，這套系統行之有效。猴子通過(guò)思維控制機械手臂抓握、翻轉、拿取，行動(dòng)自如地完成了進(jìn)食動(dòng)作。

　　除了醫療領(lǐng)域，人機界面還有很多令人驚嘆的應用。比如家庭自動(dòng)化系統，可以根據是誰(shuí)在房間里面而自動(dòng)調節室溫;當人入睡之后，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 )立即呼叫護理人員尋求幫助。

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

　　不過(guò)，神經(jīng)系統修復方面的一些應用，比如人工耳蝸和人造視覺(jué)系統的植入，可能開(kāi)創(chuàng )出一條新思路：有一天科學(xué)家或許能夠通過(guò)與我們的感覺(jué)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(zhù)各種與人類(lèi)神經(jīng)系統掛鉤的機械裝置變得越來(lái)越精巧復雜、應用范圍越來(lái)越廣泛、并且逐步擁有遠程無(wú)線(xiàn)控制功能時(shí)，安全專(zhuān)家們就要擔心“黑客入侵大腦”的事件了。