脑机接口与军事应用

美军宣布将研发一种可植入的脑机接口（Brain-Computer Interface，BCI），作为连接人类大脑和计算机的桥梁。这一计划隶属于由美国白宫所启动的且被认为可与人类基因组计划相媲美的脑计划（Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies，BRAIN）项目下，旨在大幅增强大脑和电子世界的数据传输连接。BRAIN项目中所提到的脑机接口是一种不依赖大脑外周神经与肌肉正常输出通道的控制系统，通过采集和分析人脑生物电信号，在人脑与计算机或其他电子设备间建立起直接交流和控制的通道，从而可以直接通过大脑来表达意愿或操纵设备，是一种新型的人机交互方式。脑机接口作为当前神经工程领域中最活跃的研究方向之一，在生物医学、脑部康复和智能机器人等领域具有重要的研究意义和巨大的应用潜力。

一 脑机接口技术发展

脑机接口旨在建立人脑和外部设备之间的通讯系统，该系统通常包括脑电波信号采集、脑电波信号处理以及外部控制三大部分。其中，脑电波处理技术是整个系统的核心部分，其通过分析采集到的脑电波从而识别人类大脑思维意图，并把脑电波转化为控制信号进而操控外部设备，是脑机接口技术的研究难点和热点。

二脑机接口技术的军事化应用及挑战

除了在民用领域内的发展，脑机接口技术也越来越多地受到军方的关注，其中最具有代表性的便是美国DARPA于2021年初公布的一项名为“神经工程系统设计”（Engineering System Design，NESD）的计划。该计划是BRAIN计划中的重要一环，其目的是打造一个可以翻译大脑的芯片，使大脑特定区块里上百万个神经元都能清楚地解读和沟通。此外，计划将该芯片植入在大脑中，从而让大脑神经直接跟电脑沟通。NESD 的目标看起来十分远大，真的要做出来，需要多方面皆有突破性研究并互相整合，包含神经科学、合成生物学、计算机科学、光子学、医疗级制造封装以及系统工程。DARPA认为，该计划为新型健康疗法打下了基础，通过向大脑反馈电子听觉或视觉信息来弥补听力或视力缺陷，而体验质量将远高于现有技术能达到的水平。结合NESD计划的相关研究方向，目前国外的脑机接口军事化应用主要包括以下四个方面：

（1）基于脑机接口技术，实现机器人远程控制。

在早期军方关于脑机接口的应用设想中，人们更多地期望其能够通过分析人脑电波从而实现其对其它外部设备的操控。具体思路是在人脑想执行某个操作时，通过脑机接口技术而不需要通过具体的肢体动作，即可让外部设备读懂大脑神经信号，并将思维活动转换为指令来实现人脑思维对外围器械的操控，例如假肢操作、无人驾驶飞机以及远程机器人控制等。最近，关于基于脑机接口的远程控制已经取得一些重大进展，2021年4月，美国佛罗里达大学开展了首届“脑控”无人机大赛，参赛者通过一条可读取人脑电波程序的电子发带来控制无人机，展示了脑机接口在远程控制领域的巨大应用潜力。军事方面，由于培养一名优秀士兵的成本越来越高，减少战争中的人员伤亡数目是未来战争中的一个重要目标，因此，通过远程机器人人脑操控技术，理论上能够减少伤亡数目，使得战争配置更加灵活可靠。

（2）结合外骨骼技术发展，提高人体机械运动能力。

单兵和小队作战一直是军事战斗中较重要及关键的一个环节，士兵的单兵能力对战斗结果的影响非常大。因此，通过人体可穿戴设备来加强士兵的力量和耐力一直是美国军方的重点研究方向。人体外骨骼可穿戴设备是一类通过精密机械装置协助人体完成动作的装置，它结合了外骨骼仿生技术和信息控制技术，涉及生物运动学、机器人学、人工智能等跨科学知识。人体外骨骼强化技术从最初笨拙的设备设计以及简陋的尝试，逐渐发展为目前的初级军用级产品。2021年8月，国际研究联盟“再行走计划”（Walk Again Project）展示研究成果：8明瘫痪多年的脊髓损伤患者，借助脑机接口技术控制仿生外骨骼，利用VR技术解决触觉的反馈问题，他们的下肢肌肉和感知功能得到部分恢复。

（3）脑机接口技术突破，为士兵脑部神经修复提供可能。

神经修复是神经科学中和神经的修复相关的领域，即使用人工装置替换掉原有功能已削弱的部分神经或感觉器官，恢复视觉、听觉、运动甚至是认知的能力。其中脑机接口技术为神经的功能修复提供了一种新方法，在军事化应用中也具有非常重要的作用，不仅能够减小士兵伤病，还能提高士兵身体机能的恢复能力。2021年9月，DARPA宣布正在开展名为“恢复主动记忆”（Restoring Active Memory，RAM）的项目，目的是通过研发一种可植入的无线装置，从而帮助罹患脑外伤的退伍士兵在战后恢复正常的记忆功能并始终保持健康的认知能力。该项目中所提到的关键技术便是脑部神经修复。神经修复是神经科学中和神经的修复相关的领域，即使用人工装置替换掉原有功能已削弱的部分神经或感觉器官，恢复视觉、听觉、运动甚至是认知的能力。其中脑机接口技术为神经的功能修复提供了一种新方法，在军事化应用中也具有非常重要的作用。不仅能够减小士兵伤病，还能提高士兵身体机能的恢复能力。基于脑机接口技术来实现人体内闭环神经的检测和调节，并通过刺激或者抑制外围神经系统进行治疗以修复人体内循环系统，可以控制士兵的脑部生理状态以提高各种效果，在未来军事化作战中有着重要的意义。