## 028 | 用意念操控机器，离我们还远吗？

你好，这里是《邵恒头条》，我是邵恒。

昨天，朋友圈有一条新闻刷屏，说美国卡耐基梅隆大学的一个团队，开发出了一个能和大脑无创连接的脑机接口，能让人用意念操控机械臂。

这条新闻一出，就引发了极高的关注，因为脑机接口是一个带有明星效应的技术。

脑机接口里的脑，指的是大脑和我们的神经系统。而机，指的是像电脑、机械手臂、无人机这样的设备。脑机接口要干的，是要把大脑的想法传递给这些外部设备，甚至是直接传递给其他人的大脑。

2年前，钢铁侠埃隆·马斯克宣布成立了一家脑机接口创业公司NeuraLink。这家公司的长期目标是要大幅度提升人类的智能，让人能靠大脑操控机器。马斯克希望通过这种方式，让人类实现跟人工智能的共生。自从这个消息出来，公众就对脑机接口产生了浓厚的兴趣。

不过，埃隆·马斯克想象的脑机接口，是需要开颅、植入进人脑里的技术，这种技术叫做侵入式脑机接口。但我们今天要说的，是非侵入式的脑机接口，也就是说不用开颅，戴一个电极帽子就能操控机器。这两种技术，一直都是脑机接口领域的两条路径。

昨天这条新闻，讲的是非侵入式脑机接口的一个新实验，实验的结果在6月份刚刚发表在《科学·机器人学》期刊上，这是《科学》杂志的一个子刊。有一篇传播很广泛的公众号文章，是这么介绍这个实验的意义的，说“现在，人类已经可以不用说话，只要通过意念，就可以随心所欲地控制外物的移动，以意念取物。”这是公众号里的原话。

不过，真的这么神奇吗？

就这个问题，我专门采访了这篇论文的第二作者，卡耐基梅隆大学的孟建军博士。孟博士是得到上《脑机接口》课程的学术顾问，这个实验就是他和他导师的团队做的。

今天的《邵恒头条》中，我想来跟你分享一下孟博士对实验结果的解读。不过开始前我想提示一下，今天的内容比较硬核，技术细节多，所以你可要跟紧了。

先说结论：很不幸，距离新闻里所报道的，能用意念随心所欲遥控物体，还离得非常远。他的原话是：“公众对于脑机接口的期待和理解，现在远高于科学现实。” 不过，这个实验的成果，意味着脑机接口在科学上前进了一大步。

为什么这么说呢？先来说说，为什么我们距离用意念操控物体还离得很远。

首先，这个实验实现的操控，从应用的层面来说是一个再基础不过的功能。在实验里，受试者戴着一个电极帽子，帽子会采集脑电信号来操控机械臂。受试者要通过这样的操控，让机械臂追踪一块电脑屏幕上随机移动的小球。每一次要连续追踪1分钟，在半个小时之内把实验重复10-20次。所谓的用意念操控机械臂，说的就是这个。

之所以说这是一个非常基础的功能，是因为机械臂是在一个二维平面上移动，也就是说只能向上、向下、向左、向右移动。如果要做三维的控制，比如加上向前、向后的移动，在这个实验里机器是做不到的。

第二，这样的功能，其实在需要开颅的脑机接口领域，早在10年前就已经实现了。只不过，要从走进生活的角度来考虑，开颅的脑机接口很难普遍应用。所以科学家一直在琢磨，不用开颅，怎么能实现同样的功能。所以我们讨论这个实验的结果，是要放在非侵入式脑机接口的语境里评估的。

第三，在这个实验里控制机械臂，并不像我们普通人想象的，意念到了机械臂就动了。相反，实验里的控制，是一个非常反常识的过程。

为什么这么说呢？

你以为的意念操控可能是这样的，我脑子里想，机械臂要向左，它就往左移动。机械臂要向下，它就往下移。但其实，脑电信号就像是密码一样，像“左右”“上下”这种抽象的概念，我们至今还没破译它对应的信号。

那么实验里怎么实现操控呢？

实验里做的，叫做运动想象。首先，你要想象一下，你在动左手，这个信号是机器现在能识别并且收集的。接下来，计算机会把这样的信号，转化成一个指令A。这个指令A输入进电脑程序里，会转化成让光标往左移的指令。注意哦，还不是你动一下左手，电脑上的光标就移动了。而是你想象你动了左手，然后光标才会动起来；同理，要让光标往右移，你要想象动右手。

那怎么向上和向下呢？想向上，你得想象，两只手一起动。想向下，你得想象，双手放松。

那你可能会想，我如果要让机械臂斜着走，比如从左下角走到右上角，该怎么做呢？我问孟博士这个问题，他回答说很抽象：你要想象一个动左手和动右手的比例。没错，其实这不是一个用语言准确描述出来的方法，只能靠受试者自己去尝试感受。

所以你看，意念控制机械臂说起来简单，但是在当前，你只能通过这种反常识的运动想象实现。这主要是因为，我们对于脑电信号的理解还太少了。因此，每个受试者参与实验之前，都要经过很长时间的训练，才能适应这种特殊的思考方式。而且，即便是经过培训，我们能做的动作，也非常有限。

说到这你就明白了。我们距离戴一个电极帽子就“随心所欲控制外物”这件事，真的距离很远。

既然如此，这个实验的突破性到底是什么？

孟建军博士从科学的角度，跟我分享了这个实验的三大突破。

第一个突破，是持续性的突破。在过去的脑机接口实验里，受试者操控机械臂，往往也就需要做几秒钟而已。可是如果要在现实生活里用脑机接口，肯定需要连续的操作。在孟博士做的这个实验里，他们让受试者成功实现了持续1分钟的操控。从几秒到1分钟，在我们普通人看来不是什么大事，但是在科学里面却是向前迈了一大步。

第二个突破，是训练方式的突破。前面我们说，要学会使用脑机接口，每个人都要经过特殊训练。这个过程，需要使用者高度集中精力，因为只有这样，脑信号才能被很清晰、很精准地采集到。在过去的实验里，受试者只做几秒钟的操作，很快就会觉得这个任务很无聊，所以很容易走神，这就导致训练效果不好。但是在孟博士他们的实验里，时间被延长到了1分钟，这反而让受试者觉得，这件事做起来有挑战，有意思。实验结果就是这项训练的效果，最高提升了5倍。

第三个突破，是采集脑信号的突破。一直以来，对于非侵入式的脑机接口，最大的难处就是没法清楚地采集脑信号。这是因为，大脑深处的神经元发出脑信号，等传到头皮的时候，已经严重衰减了。而且头皮上，很多脑信号混杂在一起，很难精准获取。这种现象被称之为鸡尾酒会效应，因为就像在一个鸡尾酒会上一样嘈杂。

在实验里，孟博士他们采用了一种新的方法来收集信号。简单来说，就是用核磁共振绘制出了大脑的几何模型，然后把收集到的信号，映射到不同的脑区。最终结果，是脑信号的精准度提升了10%。

好了，总结一下。今天为你介绍了脑机接口领域的最新突破。美国卡耐基梅隆大学的一个团队，让人不用开颅就能使用脑机接口，持续地操作机械手臂。虽说距离我们随心所欲地操控机器还很远。但是从科学的角度来看，已经向前迈了一大步。未来，这样的技术在游戏、医疗领域，都有可能诞生有意思的应用。比如说，用意念来打游戏，就有很大的想象空间。

其实，脑机接口除了用来操控外部设备，还有很多其他领域的应用。有些听起来似乎很复杂的功能，实现起来其实反而容易，比如说冥想。我自己，就有一个用来冥想的脑机接口，叫做MUSE。这是一个可以戴在额头上的头箍，它通过采集我额头上和耳朵根上的信号，能判断我的注意力是否集中。虽说技术本身还很基础，但是它很拉风，每次我在办公室用，都有很多人来围观。

在结束之前，我还想做一个预告。

从上周开始，我们新推出了一个周末的节目叫《邵恒帮你问》。在每个周末，我都会邀请一位驻场导师，来回答你的提问。这周，我们邀请到了一位老朋友，刘晗老师。刘晗老师是清华大学法学院的副教授，得到《法律思维课》的主理人。如果你有什么法律问题想要咨询刘晗老师，请在留言里写下你的问题，我会请他为你答疑解惑。

好了，这就是今天的《邵恒头条》。我是邵恒，我们明天见。

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