AI 发展高级阶段：脑机一体化实现人机和谐共生，意念控制心想事成

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2023年5月29日10:15:46评论22 views字数 8250阅读27分30秒阅读模式

AI 发展高级阶段：脑机一体化实现人机和谐共生，意念控制心想事成

AI 发展高级阶段：脑机一体化实现人机和谐共生，意念控制心想事成

随着5G 、6G、云计算、AI（人工智能）、大数据等技术不断被运用于各个领域，AI机器人感性认识、理性认知、分析判断、搜索抓取、综合归纳、自主决策能力不断提升，将推动有人与无人和谐共生、人机一体未来社会由空想变为现实。
人工智能（AI）一词，自从1956 年在Dartmouth学会上提出以来，研究者们研制发展了机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和智能专家系统以及聊天机器人、播音机器人等数字新产品，现基本实现了由1.0向2.0迈进。
AI机器人，就是利用人工智能技术制造的机器人，它与一般机器人相比，具有在相当发达的“大脑”中起作用的中央计算机操作控制系统，具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，能够理解人类语言、听懂人类话语，用人类语言同操作者之间进行直接对话与交流，代替人去完成制作任何样式文本等工作。
AI机器人的诞生，最初是人类的助手，当时其本身未有人的意识和思维，犹如一个工作保障平台，有人预先给其输入固定程序让其代替人去完成各种保障任务。此后，AI机器人在计算机系统生成的智能专家系统辅助下，开始像人类一样会计算、传递信息，能够帮助有人存储和快速处理海量数据，具有简单人为能力，但未有人的感知认知能力，还摆脱不了人为控制。直至现在，AI机器人具有简单的思维智慧、感知认知、看懂听懂、分析判断、自主决策的能力，能够帮助有人高效地完成“看”和“听”相关工作，即可按照人为控制程序行动，也可在没有人为命令的情况下进行自主决策。

一、AI竞赛驱动机器人“大脑”向“人脑”思维发展

目前，在世界各国展开的AI竞赛中，AI系统计算思维能力虽然比不上人类大脑，但是研究者们把最新算法植入AI系统体内，并对其“深度学习”进行培训和指导练习后，就可与人类争锋。
2016年1月，阿尔法围棋就在实战中击败了欧洲冠军，震惊了世界。此后，又在首尔第一场巅峰对决中击败围棋高手韩国人李世乭。2022年，Al自动绘画生成的作品《太空歌剧院》，在美国科罗拉多州举办的博览会美术比赛中获得“数字艺术/数字修饰照片”组第一名。2023年3月15日，美国一家名为OpenAI的人工智能研究公司宣布推出GPT-4，这是其AI语言模型系列中最新的一款，为ChatGPT和新Bing等应用提供支持。与ChatGPT所用的模型相比，GPT-4不仅能够处理图像内容，且回复的准确性有所提高。据OpenAI称，GPT-4是一个大型多模态模型，虽然在许多现实世界场景中的能力不如人类，但在许多专业测试中表现出超过绝大多数人类的水平。鉴于此，OpenAI的人工智能研究公司又宣称研制GPT-5，引发新一轮AI竞赛热潮，正改变着信息时代以人为主、智能技术为辅的现代生活方式，智能社会、智能工厂、智能产业、智能超市、智能车间、智能编辑部等揭竿而起。
在2023全国两会期间，央视频推出的《“冠”察两会》中，超仿真虚拟主持人“AI王冠”与王冠本尊再度同台，随时随地交流，开启全新方式对热点话题进行报道。在“AI王冠2.0”的新报道模式短视频先导片中，“AI王冠”说自己对科技创新领域最感兴趣，“如果我的算力进一步提升，表现就会超过你”。两会期间，“AI王冠”的表现可圈可点，其信息表达准确清晰，控制能力强。在深度学习的算法支撑下，“AI王冠”可以不间断学习，进行自我功能迭代。
除谷歌之外，IBM、微软、脸书、雅虎、亚马逊等国外巨头，以及国内的百度、腾讯、阿里巴巴平台，纷纷投资AI机器人产业，AI写作机器人在不少媒体和资讯网站上也加速布局，AI采写机器人已融入数字新闻报道行业领域，各种新媒体直播神器如VR、AV、H5技术突飞猛进，AI写作机器人搭乘大数据+云计算的云报道快车鸣笛启动，正深刻地改变着融媒体以人为主体的编辑记者采访报道方式，开启人与机（编辑记者与AI采写机器人）结合数字新闻报道新模式的同时，有的行业者也滋生恐智症。  
就拿目前ChatGPT来说，的确有的行业者看了报道有点忐忑不安，担心人脑的主导地位被AI机器人取代而边缘化，更怕ChatGPT夺走有些行业者的饭碗，也有的萌发依托ChatGPT投机取巧……总之，ChatGPT被神化，人类有了危机感。不可否认，作为AI竞赛的急先锋，由人工智能技术衍生出来的AI机器人ChatGPT，其优势在于能快速抓取并处理大量信息，完成各种文本等任务。同时，ChatGPT还可以扮演“虚拟助手”的角色，与用户进行人性化交互对话，像真人一样聊天对话。然而，ChatGPT也并非万能应用，存在着一些潜在风险和挑战。况且，ChatGPT是由人脑操控的，虽然上知天文下知地理，但是它毕竟是由人类编写的程序，最终还离不开人的控制，是人类提高工作质量和产出的辅助工具，而人与人之间的区别在于人类的思维。这意味着，更聪明的人将能够更好地利用ChatGPT。因此，可以断言，也许ChatGPT会取代人类很多工作，但绝对不会取代人脑。无论AI机器人如何高智能化，人在智能社会中的决定性作用和地位没有变，只不过人对AI机器人的依赖程度不断增加，对人的数字科技素质要求越来越高。
在不久的将来，AI机器人能与用户接触，进行人机对话，开始像人类一样能理解、分析、思考与决策，甚至具有超人能力，逐步实现由人为控制、人机交互向意念控制、人机一体融合发展。


二、电影《阿凡达》激发研制“人脑-机器”接口意念控制机器人技术火花

看过电影《阿凡达》的人一定不会忘记影片中这样一个片段：在潘多拉星上，下身瘫痪的前海军战士杰克·萨利躺在密封舱中，通过头上戴着的复杂设备，利用意念操控人造的混血阿凡达去完成主人想干的各种工作。当然，潘多拉星和阿凡达只是导演卡梅隆的虚构，利用意念操控阿凡达自然也不可能发生。但是，你或许不知道，利用意念操控物体已经不再是人类的空想。
目前，脑波相关的技术不断被应用于医疗领域，如治疗癫痫等脑部疾病的病人。此外，已经有多个科研机构宣称开发出了可以利用思维控制的义肢，但是，目前大多仍停留在实验室阶段。虽然实现了多模式脑特征的提取，但是由于脑机接口的一些固有的局限性，如速度慢、正确率不够高，成为国际上在脑控技术研究中的一大障碍。为解决这一问题，中国西北工业大学电子信息学院率先提出了“脑机一体化”的概念，该概念的提出有力推动了脑控技术的实际应用。
如今，人类基于脑波具有随着情绪波动而变化的特性，研制出了“人脑-机器”接口意念控制机器人技术。
脑机接口，有时也称作大脑端口或者脑机融合感知，它是在人或动物脑(脑细胞的培养物)与外部设备间建立的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑(如视频重建)，但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。
2012年2月21日，中国浙江大学求是高等研究院脑机接口研究团队宣布，他们运用计算机信息技术成功提取并破译了猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号，使猴子的“意念”能直接控制外部机械。2012年浙江大学学生研发的意念控制系统获得全国大学生虚拟仪器大赛三等奖，可以通过眨眼选择系统功能，集中注意力执行系统功能，实现意念控制机械手、音视频播发、互联网信息发送、轮椅模型和玩游戏等。2013年11月浙江大学学生研发的基于Wifi通信的意念控制视频车，其设计中可以通过注意力控制赛车的速度，摄像头的视频实时传输到PC端和手机端。此设计由于创新性和技术性获得全国大学生测量控制与仪器仪表设计大赛一等奖，并获得国家专利。2014年1月浙江大学组建青芒创新创业团队，研发意念控制风扇灯、意念控制赛车、意念控制飞行器等，并在浙江省科技馆进行展览。意念控制风扇灯中，用户可以通过注意力控制风扇的转动，风扇转起来以后上面会显示出设置的文字，非常炫酷。意念控制赛车中,用户可以通过注意力控制赛车的启停与速度。意念控制飞行器中,用户可以通过注意力控制飞行器的高度，用户注意力越集中飞行器的飞行高度越高。2014年3月浙江大学研发基于Emotiv的意念控制车载机械手，用户可以通过运动想象控制机械手的移动，通过表情控制机械手完成特定的动作。
2015年6月，上海交通大学机械与动力工程学院成功利用人类的大脑意念遥控活体蟑螂。这只蟑螂在人脑的指挥下，竟然完成了S形轨迹和Z形轨迹等任务 。
在天津大学和天津市人民医院共同举办的纯意念控制人工神经康复机器人系统发表会上，因中风导致偏瘫的董女士只通过想，就能指挥自己原本无法动作的肢体听话地完成相应动作，实现了瘫痪病人身随意动，思行合一的梦想。这是天津大学神经工程研究团队和天津市人民医院联合研制的最新研究成果，起名为“神工一号”。与在世界杯上亮相的脑控机械外骨骼相比，“神工一号”更能够体现出纯意念。体验者的想象并非只是单纯的控制命令，而是一种脑区激活方式，想象即为待实施的实际肢体动作，真正实现大脑皮层与肌肉活动的同步耦合。该系统包括无创脑电传感模块、想象动作特征检测模块、运动意图识别模块、指令编码接口模块、刺激信息调理模块、刺激电流输出模块6部分。体验者需要把装有电极的脑电探测器戴在头部，并在患病肢体的肌肉上安装电极，借助“神工一号”的连接，就可以用意念来控制自己本来无法行动的肢体了。
由天津大学研制开发的纯意念控制的人工神经康复机器人“神工二号”在山东烟台发布并进入临床使用，让部分瘫痪患者能够重新恢复运动。
2008年，美国匹兹堡大学的科学家实现了让猴子用“意念”控制机械手臂的运动。2009年的美国消费电子展上，全球最大的玩具厂商美泰公司推出了基于脑波技术的玩具MindFlex。
MindFlex是一款脑波控制玩具，玩家可以用意志让小球悬浮至空中，意念越专注，小球就漂浮越高。利用辅助的手动控制设备，玩家可以控制小球穿越各种障碍。MIndFlex推出短短5周后，第一批产品便销售一空，疯狂的表现也使它被亚马逊评为2009年圣诞节玩具采购清单第一名。2011年10月，美国杜克大学医学中心的科学家在《自然》杂志发表文章，宣布他们不仅能让猴子用意念移动虚拟手掌，还能感受虚拟手掌触摸物体的触觉信号。
俄罗斯“未来研究基金会”已掌握了思维控制机械的脑机接口技术。
英国研究人员已开发出一种用于控制飞船模拟器的脑机接口装置，戴在测试者头上后，可成功控制飞船模型飞行，有望将有人与无人融合一体。

三、脑机一体化，让士兵用意念远程操纵他们的“阿凡达”替身在战场上进行战斗

脑机一体化，就是通过脑机接口将大脑的智力和基于计算机技术的人工智能结合起来，将大脑作为计算机控制系统中的一个神经中枢，构成一个既有大脑的灵活和智能，又有计算机的高速和大容量的新型系统，用于对各种设备与系统的控制。它既不是完全依靠“脑”，也不是完全依靠计算机进行全程控制。如：在未来陆地无人战车应用中，战车的运行主要基于人工智能技术的计算机系统控制的，但是人工智能系统的“智能”是依靠它所经历过的战场情况，战场情况复杂多变，常规的智能系统不可能做到随机应变，这就是无人战车有时不能按照人为控制运行的原因。加入脑控，可以在可能遇到紧急情况下，及时发出各种警示和模式切换指令，避免了各种事故发生。中国西工大神经信息团队取得新突破，实现用意念控制整个无人机编队。
从2004年开始，美国国防部国防高级研究计划局就已投入巨资，在杜克大学的神经工程中心等全美6个实验室中展开了“思维控制机器人”的相关研究。尽管距离这一“终极目标”的实现尚早，但科学家已经取得了一些突破。2008年，位于北卡罗来纳州的科学家已能让一只猕猴在跑步机上直立行走，并从植入猕猴脑部的电极获取神经信号，通过互联网将这些信号连同视频一起发给日本的实验室，最终美国猕猴成功地“用意念控制”。在经过10多年动物实验的实践基础上，美国军方应用于人体的早期植入设备被设计及制造出来，开始对《阿凡达》影片中出现的BCI（脑机接口技术）开展了研究，并打算在未来打造出电影中的巨型“机械战士”，让士兵用意念远程操纵他们的“阿凡达”替身在战场上进行战斗。
2013年6月，美国明尼苏达大学的华人科学家研究团队展示了他们的意念控制研究成果。与以往需要在大脑中植入电极的意念控制技术不同。这项最新的意念控制技术完全是无创的，无需进行大脑植入操作。使用者只需戴上一个帽子，通过帽子上的电极即可记录下使用者的脑电波。在这个脑电图扫描帽上，安装64个紧贴头皮的电极。这些电极监控来自大脑的电活动并将信号(或信号中断)传递给电脑。电脑对这些数据进行处理后将之转化为另一种电子信号，通过Wifi传递至飞行器的接收器，从而控制飞行器的飞行动作。该团队展示了如何利用自己的意念操控一架模型直升机在空中飞行、俯冲、上升。通过脑机接口技术，不仅能通过意念控制无人机等飞行器，还可以控制陆地各种无人装备，通过配备先进的脑波处理芯片、高精度陀螺仪的单电极脑波采集设备，通过蓝牙输出头部位置、用户注意力、放松度、原始脑波等参数，控制陆地飞行器行动。
未来的单兵可以控制几十台战场机器人，即可为每台机器人分配一个特定的任务、在任务框架内赋予机器人一定的自主权，也可通过意念指挥控制周围机器人。机器人也可根据战场情况变化独立作战，或与有人部队、其他无人作战部队自主协同作战。指挥官和操作人员坐在指挥所内，看着屏幕显示器就能意念指挥成建制机器人部队；单兵佩戴意念操控技术的智能头盔，不仅转动摄像头和传感器平台观察机器人行为动作，也可意念控制机器人行动；有人机飞行员，可以通过佩戴意念操控智能头盔显示器，就可指挥控制一小批在附近飞行的无人机群或各种平台发射的多架小型无人机。
当然，意念控制AI机器人的同时，机器人也可自主行动，甚至于机智过人，具有超人本领。当无人系统智能大脑向人类智慧大脑逐渐演进，必将日益突破人们的军事想象力边界，有一天智能大脑或许替代人类脑力具有超人智慧并不是天方夜谭。2020年8月，美国空军的模拟空战中AI（人工智能）击败了顶尖的F-16战斗机飞行员，人类飞行员说“我们作为战斗机飞行员所做的事情都不起作用”。在2023年4月6日的演习中，美军测试了AI飞行员与人类操作员在超视距任务中的协同功能，这也是无人机史上首次 “近地轨道卫星通信”。人类操作员的命令通过“手动油门和操纵杆”发送到LEO-SATCOM上，并通过LEO-SATCOM将命令发送给AI飞行员。AI飞行员自主跟踪和动态机动，并通过HOTAS更新相关的信息。AI飞行员提供的信息通过HUD显示，人类操作员根据这些信息通过HOTAS向AI重新分配任务。在此次测试中，通过LEO-SATCOM，地面的操作人员可以在无人机升空时快速培训和部署AI飞行员，证明了GA-ASI在几分钟内更新AI飞行员的能力。
2021年6月初，美海军水面开发第1中队在加州圣迭戈海军基地无人作战中心内，远程操控美军“幽灵舰队”试验项目的第二艘“流浪者”号无人水面舰艇由墨西哥湾海域穿航通过巴拿马运河，进入太平洋海域，共航行4421海里，其中98%的航行处于自主航行模式。美海军无人驾驶军舰“海猎号”已顺利完成首次试航，可航行数千英里，无需船上人员操控。
美海军未来的F/A-XX第六代战机将作为海军在未来航母行动中有人和无人机组的“四分卫”（美式橄榄球比赛中的场上指挥者）参加战斗，利用有人/无人机组提供更大的杀伤力和生存能力。美国奥斯塔尔公司正式向美国海军交付“阿巴拉契科拉”号远征快速运输舰。这是美国海军列装的第13艘先锋级远征快速运输舰，有望成为美国海军舰队中最大的无人舰船。这艘具备自主能力的“阿巴拉契科拉”号于2021年11月下水，在2022年9月12日验收和无人操控试验中，从美国南部阿拉巴马州莫比尔港航行至东部佛罗里达州迈阿密港，全程678海里（1海里等于1.852千米）。其中85%的时间内，该舰处于自主驾驶状态。美海军宣布，计划未来5年打造一支由10艘大型无人水面舰艇组成的无人舰队，用于独立作战或与水面部队联合作战。
2015年，俄罗斯首次以建制形式把机器人分队投入叙利亚战场后，又在叙利亚反恐战场上使用由6个平台-M履带式机器人、4个暗语轮式机器人、1个洋槐自动化火炮群，以及数架无人机组成的机器人军团，通过仙女座-D指挥系统，对恐怖组织进行了空地一体的人机协同联合作战，取得了令外界震惊的作战效果。2021年2月，俄媒首次披露“猎户座”无人机在叙利亚实战的画面，公开了该机用沙漠涂装向地面恐怖分子目标设施进行精确打击的场景。
2022年10月，乌克兰海军使用自杀式无人艇突袭俄黑海舰队驻地塞瓦斯托波尔海军基地，被视为这类无人作战装备的创新性使用。2023年2月10日，俄军以牙还牙，同样使用无人艇突袭了连接乌克兰与摩尔多瓦的一座战略性桥梁。西方媒体宣称，这是俄军首次使用无人艇。克里姆林宫没有针对此事发表评论。
俄罗斯海军还正在测试水下无人机（无人潜航器），这些无人机能够有效地监测水下环境并发现靠近的敌人、看护舰艇和水下设施，还能够寻找水雷，执行保护港口免遭侵袭破坏任务。水下无人机可以由操作员操控，也可以在指定区域自主行动。如：“大键琴-1R”，是俄罗斯第一种可以实际使用的重型自主式无人潜航器，2005-2006年试验型号在远东通过了航行试验，2007年在北极实现了试验使用；“勇士-D”自主式无人潜航器，能够在世界海洋最深的地段展开工作，2019年进行了试验，2020年5月下潜至马里亚纳海沟洋底，记录深度超过10千米。
以色列作为一个特别重视减少士兵伤亡的国家，率先启用打造现代化“保护者”无人水面舰艇计划，被用于沿黎巴嫩海岸巡逻并监控真主党的活动及布防情况。2024年，以色列将开始生产一款名为“Kizilelma”新型自主无人机，计划与其他无人机进行编队飞行测试。
2016年，英国皇家海军在苏格兰和西威尔士海岸测试了一支无人舰队，包括无人舰艇和无人机。英国皇家海军希望在未来10年内，将打造全自动、无人化，装备激光和制导导弹的无人“幽灵”战舰服役，届时将取代有人护卫舰和驱逐舰。英国皇家海军正在探索“伊丽莎白女王”级航空母舰使用无人系统技术的可行性，目前正在“威尔士亲王”号航母上测试奎奈蒂克公司研制的“女妖”固定翼无人机。
伊朗已经装备多个系列的无人机，2022年5月首次对外公开了第 313 地下无人机基地。该基地作为伊朗第一个无人机专用地下作战设施，存放了上百架大、中、小型察打一体无人机，包括“燕子-5”“迁徙者-6”“堕落天使”“卡曼-22”系列等无人机。2022年7月15日，伊朗海军宣布成立首个海军无人机师。
5G发展到6G，可以让无人系统平台和作战人员得以在更广阔的空间内实现互联互通，使军事指挥员把越来越多的指挥权、决策权交给人工智能新算法。指挥员只需坐在电脑面前，看着从摄像头传回来的视频，通过意念和表情即可对机器人士兵或无人化系统平台实施各种控制。届时，无人部队成建制走上战场成为现实。可以预测，未来军队就是人机结合军队，班排连长可能逐步被机器人所取代，智能指挥所、智能假想敌、无人化军营等都将诞生。


免责声明：本文转自战略前沿技术，原作者魏岳江。文章内容系原作者个人观点，本公众号编译/转载仅为分享、传达不同观点，如有任何异议，欢迎联系我们！


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转自丨战略前沿技术

作者丨魏岳江


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