浙大实现用猴子“意念”控制机械手

如果有人说，他用意念就能移动鼠标或给电视换台，你绝对不会相信，还会将其归入“伪特异功能者”的骗子队伍。

  

不过，在中国科学家的帮助下，一只名叫“建辉”的猴子，成功地用意念控制旁边的机械手做出了不同的手部动作。

  

2月21日，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。

  

对肢障患者来说，这无疑是个好消息。未来如果“意念控制”能自如地运用于人体的各个部位，他们就能像正常人一样不必完全依赖他人的照顾而生活。

  

用猴子“意念”控制机械手

  

2月21日，在浙江大学紫金港校区求是高等研究院的实验室里，年近8岁的“建辉”用抓、勾、握、捏四种不同的手部动作“对付”着实验人员交给它的可乐瓶、笔记本、胶带纸等“玩具”。

  

因为“玩具”的形状不同，要想抓住它们，就必须采用不同的动作。做对了，“建辉”就能喝到饮料作为奖励。

  

不远处，一只机械手就像与“建辉”有“心灵感应”，同步做着与“建辉”一模一样的手部动作，并分别抓住实验人员递来的不同形状的物品。

  

“这个过程实际上是将猴子想要做某个手部动作时大脑发出的信号，通过控制系统同时让机械手去完成，从而实现‘意念’控制。”该研究团队负责人郑筱祥告诉《中国科学报》。

  

他们采用的是现在国际上很热门的脑机接口技术。所谓脑机接口技术，是在大脑和外部设备（例如假肢）之间建立一条传输大脑指令的通道，实现即使在脊髓损伤发生神经通路损坏的情况下，也能使有行动障碍的人通过自己的意念对外部设备进行控制，从而重获独立生活的能力。

  

郑筱祥说，该领域的研究需要神经科学、信息工程技术和医学等多个学科的交叉合作，关键是要研发出实时性强、准确性高、具有互适应功能的多通道神经元放电采集、处理与信息解码技术。

  

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。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。

  

而此次郑筱祥团队的研究成果的特别之处在于，他们捕捉到的神经信号是更为精细的手指信号，复杂性和精密性要求均高于之前的手臂移动。

  

芯片记录脑部神经信号

  

一边是年近8岁的“建辉”，一边是没有生命的机械手。它们间的“心灵感应”究竟从何而来？

  

“我们为‘建辉’做了脑部手术，在它的大脑运动皮层植入两个与200多个神经元相连接的芯片，每个芯片大小为4毫米×4毫米，有96个电极。芯片的另一头连接着一台计算机，实时记录着‘建辉’一举一动发出的神经信号。”浙江大学副教授、团队成员之一的陈卫东向《中国科学报》记者解释道。

  

随后，生物医学工程、计算机、医学等领域的研究人员利用获得的神经信号研发神经信号实时分析系统，对记录到的200个神经放电信号进行解读，最终区分出了“建辉”抓、勾、握、捏四种不同信号的“密语”。

  

当“建辉”开心地玩着玩具，它的脑部信号正被外部的计算机所“截取”并“破译”，直接传递到了机械手，“心灵感应”由此产生。

  

“手的运动区少说也有几万到几十万个神经元，我们利用200个左右的神经元能对手的运动作出解码。”郑筱祥说，“当然，我们产生的控制指令相对于真正灵活多变的手指运动，在精细度和复杂度上还有一定距离。”

  

而在实验中，“建辉”控制的这只机械手，也是世界上最精密的机械手之一，智能度高，灵活性强。按陈卫东的话说，其复杂程度不会亚于航天设备。

  

对“建辉”，团队成员则照顾得无微不至。“在吃住上，我们提供很好的条件，对它比对自己还要关心。即使是过年，也会有专门的人员照看它。”陈卫东说。

  

对于团队接下来的研究方向，陈卫东表示，要做的还有很多，如怎样把手臂和手结合起来作出连续的抓取动作，如何把触觉的信息反馈给大脑，怎样让脑和机器更好地融合在一起。

  

郑筱祥则表示，严格来说，目前国际上通过“意念”控制外部设备还有很长的路要走，但脑机接口技术的发展前景让人向往。