人機交互技術步入多領域應用時代

　　人機界面

　　人機界面也被稱為“腦機接口”，它是在人或動物腦(或者腦細胞的培養(yǎng)物)與外部設備之間建立的直接連接通路，即使不通過直接的語言和行動，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。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比較準確，不過現(xiàn)在技術得到改進后，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。其他的非侵入式人機界面還包括腦磁圖描記術和功能磁共振成像等。

　　為了幫助有語言和行動障礙的病患，美國、西班牙和日本的研究人員近年來已經相繼開發(fā)出了“意念輪椅”，這些裝置都是利用外部感應器來截獲患者大腦發(fā)出的神經信號，然后將信號編碼傳遞給電腦，再由電腦分析并合成語言或形成菜單式操控界面，來“翻譯”患者的需求，并讓輪椅按照這些需求為患者服務，讓他們真正做到“身隨心動”。

　　去年4月，美國威斯康星州立大學麥迪遜分校的生物醫(yī)學博士生亞當·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：“用腦電波掃描發(fā)送到Twitter上去。”于是這句話出現(xiàn)在了他的微博上。由于技術限制，該設備每分鐘只能輸入10個字母，但卻顯示了可觀的應用前景。閉鎖綜合征患者(意識清醒，對語言的理解無障礙，但因身體不能動，不能言語，常被誤認為昏迷的病人)和四肢癱瘓者都有望依靠大腦“書寫”文字、控制輪椅移動來重新恢復部分功能。

　　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系統(tǒng)修復，通過適當?shù)拇碳ぃ瑤椭軇?chuàng)的大腦恢復部分機能，比如可以再現(xiàn)光明的視網膜修復，以及能夠恢復運動功能或者協(xié)助運動的運動神經元修復等。科學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控制電腦，畫出簡單的圖案。

　　美國匹茲堡大學去年在開發(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線連接。芯片感受到的來自神經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。試驗結果顯示，這套系統(tǒng)行之有效。猴子通過思維控制機械手臂抓握、翻轉、拿取，行動自如地完成了進食動作。

　　除了醫(yī)療領域，人機界面還有很多令人驚嘆的應用。比如家庭自動化系統(tǒng)，可以根據是誰在房間里面而自動調節(jié)室溫;當人入睡之后，臥室的燈光會變暗或者熄滅;如果有人中風或者突發(fā)其他疾病，會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，即由人利用思想來操控外部機械或設備。而由人腦來接收外部指令并形成感受、語言甚至思想還面臨著技術上的挑戰(zhàn)。

　　不過，神經系統(tǒng)修復方面的一些應用，比如人工耳蝸和人造視覺系統(tǒng)的植入，可能開創(chuàng)出一條新思路：有一天科學家或許能夠通過與我們的感覺器官相連，從而控制大腦產生聲音、影像乃至思想。但與此同時，隨著各種與人類神經系統(tǒng)掛鉤的機械裝置變得越來越精巧復雜、應用范圍越來越廣泛、并且逐步擁有遠程無線控制功能時，安全專家們就要擔心“黑客入侵大腦”的事件了。