芯片植入大脑 意念控制动作

　　现在提到世界上最强大的计算机，恐怕很多人想到的还是超级计算机。什么模仿核爆，什么解决世界末日的问题，听起来很炫，但实际上离我们的生活确实很远。今天我们要谈的不是这样的超大机器，而是真正可以改变我们生活，让未来变得更具体的东西——芯片代替人脑。

　　美国每日科学网站今天刊发的报道内容显示，瑞士和美国的神经信息学研究人员携手，首次成功研制出一种新奇的微芯片，能够实时模拟大脑处理信息的过程。最新研究将有助于科学家们制造出能同周围环境实时交互的认知系统。

　　做到这一点面临的主要挑战，是配置由人造神经元组成的网络，让其能执行特定的任务。瑞士科学家现在已经成功地攻克了这一难关，他们研发出一种神 经形态系统，能够实时执行复杂的感觉运动任务，并借用这一系统，演示了一个需要短期记忆以及前因后果的决策任务，这一任务对于认知测试不可或缺。

　　在演示过程中，他们将这种人造神经元合并成能执行神经处理模块的网络，这些处理模块与所谓的“有限状态机”一样，能够将行为用公式表示出来，因 此能采用一种自动化的方式，将其转移到神经形态硬件内。“有限状态机”是一个数学概念，用来描述逻辑过程或者计算机程序。因迪韦里说：“这种网络连接模式 与哺乳动物大脑内发现的结构非常类似。”

　　这是科学家们首次演示如何构造出这种实时的硬件神经处理系统。因迪韦里总结道：“我们采用新方法研制出的神经形态芯片可以像‘变形金刚’一样， 构造出不同类型的行为模式。新研究对研发出新的脑启发技术至关重要。”例如，科学家们可以借用这一技术，将芯片同传感神经形态元件(例如人造耳蜗或视网 膜)结合在一起，制造出复杂的能同周围环境实时交互的认知系统。

　　由于神经形态芯片可以实时处理输入的信息并作出回应，有关专家认为这项技术将有望走向实用化，从而允许机器人在复杂环境中，在不受人类远程遥控的情况下实现自动作业。

　　这项技术的采用还将有望在未来让计算机能够在有部件损坏的情况下继续运作，就像人类的大脑那样，每天损失数以百万计的脑细胞，但是其整体的思维能力却仍然继续正常运转。

　　大脑“发功”：收邮件、玩游戏、调电视

　　美国布朗大学神经动力学专家约翰·多诺古教授历经10多年苦心研究，开发出了一套名为“大脑之门”(BrainGate)的仿生系统。他首先将 一块4毫米见方的电子芯片植入瘫痪患者大脑运动皮层的中央前回处，因为这里的大脑皮层控制着全身肢体的运动。然后，他开始训练患者借助意念完成各项动作。

　　“大脑之门”系统的工作原理是：当患者开始想像自己运动时，芯片上总共100枚比头发丝还细、1毫米长的电子传感器将大脑发出的脉冲信号记录下来，然后通过一根根细小的导线传输到镶嵌在患者头皮内的一块一英寸大小的钛基座上，再将脉冲信号通过导线传输给电脑，电脑将信号转换成动作指令，由一个个 电子装置去执行。

　　多诺古教授表示：即使脊髓受损，大脑中的运动信号仍然能够被记录和发送至大脑外，并且可以被解码成控制信号。在获得这一发现后，他们在实验室内，研究和测试了这种装置，最后决定将这一装置试用到瘫痪者身上。

　　从2004年起，多诺古教授牵头的科研小组先后对4名瘫痪患者进行了“大脑之门”系统植入试验。第一名试验对象是现年25岁的美国马萨诸塞州小 伙马休·纳格尔。纳格尔3年前参与一桩行刺事件时脊柱被利刃切断，高位截瘫，身体从脖颈以下失去所有知觉，四肢更是无法动弹。经过9个月的刻苦训练之后， 纳格尔可以通过意念完成许多以前望而兴叹的动作：移动光标、打开电子邮件、玩简单的电脑游戏、调节电视音量、切换电视频道等。日前，他甚至还学会通过意念 控制假手的手指，抓住并移动物体这类高难动作。

　　一心多用，做事聊天互不耽误

　　纳格尔可以一边和别人聊着天，一边借助意念完成上述各种活动，即使偶尔开点小差，他移动电脑屏幕光标的准确率也高达75%至85%，也就是说， 纳格尔在用大脑发出各项运动指令时，并不需要100%集中注意力，这一点对于他的未来生活来讲非常重要。2005年，纳格尔在初次试验成功后曾经激动地 说：“太神奇了!自从我受伤之后，整整消沉了2年。今年是我受伤的第3年，是‘大脑之门’改变了一切，简直难以置信。我想告诉那些残疾朋友，永远不要放 弃，生活可以变得更加美好。”

　　值得指出的是，并非所有试验对象都像纳格尔那般幸运。另一位现年55岁、于1999年脊柱受伤的患者大脑里植入了“大脑之门”系统之后，一开始也可以通过意念控制运动，但是不到一年时间电子传感器就无法接收到大脑信号。目前科学家们正在彻查故障原因。

　　在80年代的cyberpunk科幻小说中，出现所谓的“神经植入装置”，一种把人脑和电脑直接相连的东西。在颅骨内植入电极后，患者就可以仅靠大脑神经信号来控制假肢。

　　这为一项新的科学研究拉开了序幕，而这项研究的最终目的是，绕开由于中风瘫痪的肢体，让大脑的指令得到有效执行。其实神经电信号是从大脑向外界 传递的。同样，科学家也在研究电信号如何反方向传递，即通过电信号刺激猴子的大脑皮层，形成反馈，能让猴子真实地感觉机器手臂在触摸的东西。