教育裝備采購網訊：據浙江在線近日消息，浙江大學求是高等研究院在紫金港校區實驗室展示最新的“腦—機”接口技術研究成果。主角是一只名叫“建輝”的猴子(約5歲，相當于人的20歲左右)。它戴一頂花帽子，頭上有幾根電線拖出來，連在實驗室的電腦上。在工作人員指揮下，“建輝”做出了抓、勾、握、捏四種不同的手部動作。在不遠處，一只制作精密的機械手在“建輝”做出相應動作后，馬上做出相同的抓、勾、握、捏的動作。機械手可以拿住本子、杯子、水瓶等物體。
浙江大學“腦—機”接口技術研究團隊鄭筱祥教授說，有了這項技術，多年以后，也許阿凡達里的場景會成真。而殘疾或癱瘓的人，也能通過“腦—機”接口技術重新獲得運動或照顧自己的能力。
猴子是如何控制機械手的?
鄭筱祥教授說，大腦內充滿了神經元和液體，上千億個神經元之間通過發出微小的電脈沖(也可稱為腦電波)相互交流，控制生物的各種運動，大到行走跑步，小到抬抬眉毛。不過一直以來，這些腦電波就像“天書”一樣難懂。
上世紀90年代，計算機技術迅速發展，人類對腦電波的研究有突破。“腦—機”接口技術迅速成為全球最熱門研究領域之一。它主要研究在大腦和外部設備(例如假肢)之間建立一條傳輸腦電波的通道，這樣人即使神經通路損壞，大腦信號也能通過外部設備達到身體各處，控制運動，不會癱瘓。
“腦—機”接口技術研究，浙大已經進行了5年。
前期是在大鼠上做實驗。浙大提供了一份以前的視頻資料：工作人員在大鼠的腦中植入了控制左右轉彎的芯片，這樣就“制成”了一個大鼠機器人。在大鼠前進過程中，工作人員通過大鼠腦中的接收裝置給它發指令，讓它靈巧地左轉或右轉，繞過豎著的瓶子。最后在工作人員指令下，停在指定區域內。
“建輝”這個項目，浙大做了很長時間準備。動物實驗中心研究人員花半年時間訓練猴子，讓猴子能根據提示做出抓、勾、握、捏四種動作。
另外還要給猴子動手術，由浙大醫學院附屬第二醫院神經外科的朱君明副教授主刀，在“建輝”的大腦負責運動的皮層中植入兩個芯片，與大腦中的200多個神經元相連。
兩個芯片通過電纜連接電腦。猴子在運動時，腦電波會有相應活動，計算機實時記錄下它一舉一動所發出的腦電波信號。在實驗室電腦屏幕上，可以看到腦電波信號呈現出高低和頻率不同的波浪圖。研究人員對信號進行實時分析解讀，最終掌握了“建輝”抓、勾、握、捏四種不同動作時腦電波的特征和規律等信息。
這些基礎工作準備好后，“建輝”大腦中的腦電波傳到機械手上時，電腦控制的機械手就能依據之前收集的信息，根據猴子指令做出相應動作。
“腦—機”接口技術可用到醫療上
浙大研究團隊的老師說，“腦—機”接口技術，將來能為殘疾人康復提供幫助，恢復這些人的運動功能和感覺。假如一個人因車禍腰椎受傷，大腦的信號不能傳送到下肢，人就不會走路了。“腦—機”接口技術讓這個人不需要通過脊髓神經傳遞大腦信號，恢復下肢運動功能。
比如一個人因工傷失去了一只手，專家可以給這個人裝上一只精密的機械手，機械手直接由人的大腦直接控制，能像正常的人的手一樣使用，甚至可以更厲害，可更強壯或更靈巧。遠比現有的義肢好。
再如一個人不幸失去了一只眼睛，科學家可以給這位患者裝上一個機器眼珠，這個眼珠看到的影像通過“腦—機”接口技術直接傳到大腦中，義眼也可以和真眼一樣了。
但是，要實現這些還有很長的過程。
浙江大學求是高等研究院陳衛東副教授說，不僅是醫療領域，未來的人工智能技術、航空航天和國家安全領域，都用得上“腦—機”接口技術。這一技術能讓人或生物和機器結合起來，實現更強大的功能;也能讓我們對自己的大腦有更多了解。因為有巨大發展前景，現在各國科學家都在研究。
浙江大學求是高等研究院成立于2006年10月，是浙江大學設立的獨立科研機構。研究院是一個多學科交叉平臺，計算機科學、生物醫學、材料科學、臨床醫學等專業的研究人員共同合作，主要研究領域有“腦—機”接口，動物機器人，康復工程與無障礙技術。目前研究院與國外“腦—機”接口領域最頂尖的學校和科研機構建立了良好學術聯系。
鄭筱祥教授說，“建輝”這個項目是浙大很多研究人員共同努力的結果。浙大這項成果達到了國際“腦—機”接口領域的最前沿水平，國內目前還沒有學校實現這一技術。
“我們研究團隊的成員很多是年輕人”。鄭老師風趣地說，“除了我老一點，團隊里很多人不超過35歲。這些研究人員有的是浙大自己培養的，有的是從國外引進的人才”。
鄭教授介紹，全球“腦—機”接口技術研究是一步步來的，先是在老鼠身上做實驗。具有里程碑意義的是2006年美國的布朗大學Donoghue教授的研究成果。他在人腦中植入了芯片，這樣人腦可直接控制電腦的光標，再通過這臺電腦控制別的設備。2006年，這位教授曾到浙大來做學術交流。
美國的技術一直在發展。2008年，美國匹茲堡大學科學家宣布實現讓猴子用意念(腦電波)控制機械手臂的運動。2011年10月，美國杜克大學宣布他們不僅能讓猴子用意念控制虛擬的手掌，還能感受虛擬手掌觸摸物體時的觸覺。具體做法是用計算機做出虛擬的手和粗糙程度不一的物體，虛擬手在撫摸物體時，猴子的大腦能感受到物體的粗糙程度。
鄭老師說，浙大研究成果的特別之處在于捕捉到的是更加精細的手指的信號，復雜性和精密性要求比美國的手臂移動要高。“建輝”控制的機械手，是世界上最精密的機械手之一，由意大利圣安娜高等研究大學Carrozza教授的實驗室制成。
