【人脑工程概念股再度活跃 创新医疗涨停】财联社7月21日电，创新医疗涨停，新智认知涨超8%，均胜电子、西藏药业、戴维医疗等跟涨。

南方财经7月20日电，人脑工程概念股继续冲高。 新智认知、创新医疗2连板，浙大网新、冠昊生物、伟思医疗、科大讯飞等跟涨。

文/Emily Willingham 译/马淑钦

几乎每位父母都会对如下场景感同身受，尤其是在新冠疫情期间: 傍晚，漫长的工作日终于结束，你正在准备晚餐，却举步维艰，就像冒着暴风雪在做饭——孩子们在大哭，炉子上煮的意面快要溢锅，你等了很久的工作面试电话也在响个不停，这时门铃响了——而你是家里唯一的成年人。

让我们设想一下，此时在一片狼藉中，有人走过来对你说: “嘿，我这儿有些巧克力。我可以现在给你这块巧克力以及5美元，或者，如果你再等半个小时，我就给你这块巧克力以及10美元。”此时，你正试图尽量温柔地放轻动作，把一个蹒跚学步的孩子从腿上扯开，同时伸手去关炉子……你说: “把巧克力和5美元放在台子上，然后离开。”快速作出这个决定意味着需要考虑的事少了一件，同时厨房里也少了一个人。你没时间去做看似更好的选择——只要多等一会儿，就能得到同样的巧克力和两倍的钱。

现在让我们构想一些能够帮你减轻负荷的支持系统：想象一种炉灶，在感应到表面溅落沸水时会自动停止加热；想象一个电子语音助手，会在电话铃响三声后自动应答“对不起，我暂时没空，请五分钟后再拨”；一个电子传感器门铃，自带“谢绝推销”的录音（可能背景音中还有狗叫声） ；至于那些孩子们……好吧，尽管目前还没有解决这个问题的技术，但是把其余事务都交给电子技术来支持之后，你就可以冷静地做出决定，比如延迟满足巧克力需求，并且获得双倍的钱。

能使用小工具来卸下精神负担的人群，并非只有精疲力尽的家长们。一项研究要求被试飞行员在模拟飞行过程中，每次听到危机警报就按下按钮；在超过三分之一的情况里，被试没有记录下警报，相比警报本身，这种现象更令人担忧。研究人员继而对同一批飞行员进行了脑电图（Electroencephalograms, EEGs）观测。脑电研究的发现表明，在飞行场景中，被试必须高度紧绷注意力，因此造成了认知瓶颈，即使是紧急的警报声也难以突破这种瓶颈。

神经工程学研究者们致力于打破这种混乱局面。他们正在关注注意力、执行功能、情绪和心境波动时身体所发生的变化，甚至评估我们的各项生理反应为了协同工作而发生变化的方式。

这一领域的学术研究首先试图改善飞行等安全领域的境况，在这些领域，人为错误可能在现实中酿成悲剧。研究者们使用神经科学的手段来理解脑的工作机制，以及它有时产生灾难性的错误或遗漏的原因，比如忽略了响亮而持续的警报声。一旦理解这些机制，就能使用机器以查漏补缺，并与它们的人类“伙伴”合作以减轻负担，防止不良后果。

我们的认知资源是有限的，因此需要机器的帮助。人脑并不是永不停息、日夜飞转的信息处理器，而是一个有机结构，就像一棵橡树或一只企鹅；它的能力是有限的，只能获得有限的能量，认知负荷即是指在做决定或完成一项任务时所使用资源的数量。

在此前提下，对于资源分配的评估系统位于脑的前部——前额叶皮层。N-back 任务能够轻易激惹出前额叶在高压下的超负荷状态，因为它给工作记忆带来了很大的挑战。工作记忆是我们从短时记忆中缓存信息（比如正准备加入的Zoom会议密码）的地方。在 N-back 任务中，被试必须尝试记住，他们是否见过序列中的一些符号。当序列中只有一个符号时，完成任务是很容易的，但是随着符号数量的增加，前额叶皮层逐渐达到极限，效率也开始变低。有研究表明，当序列中的 “n ”（即序列长度）达到7时，前额叶皮层就会举手投降，其结果自然是决策崩溃。

这就是为什么当超负荷的时候，我们会做出更冲动的决定，而无法像理想状态那样，三思而后行。

我们都经历过这种认知超负荷的感觉：由于注意力、记忆力和执行功能耗能，我们完全没有余裕，直接宕机，开始错过重点、放弃计划，并且犯下致命的错误。

今天，我们正经历着整个人类都前所未有的超负荷状态。只有上了年纪的人才会记得曾有过这样一个时代: 大多数人在周五下午5点结束工作，通常到下周一早上才会再次开始。而这个时代早已远去。现如今，拜电子邮件、短信和社交媒体所赐，我们的个人空间，甚至口袋，都被同事侵占。不仅仅是工作伙伴，来自世界各地的人们也总是在我们的空间里，随之而来的是手机上的各种信息超载涌入我们的大脑。

我们可以从神经工程学的角度寻找减轻这种负担的方法，比如使用模拟、数字以及身体设备等。尽管这些小玩意儿本是超负荷状态的罪魁祸首，但它们也不可或缺地减少了现代世界对人的消耗。

小工具将世世代代的人类从手动计时的精神负担中解放出来

虽然现代研究已经可以使用相对精密复杂的小工具来精确定位脑电波切换模式或心电图上升的位置，但通常而言，无需技术辅助，我们就能知道自己的脑什么时候会自动应用符合神经工程学的支持体系。

这个支持系统并不一定是机器。研究表明，在恋爱、工作或是学习上存在关联的人们之间，脑电波会表现出同步性，产生时间性共振。在2021年举办的慕尼黑神经工程学会议上，一项研究表明，这种同步性不只在脑电波上显现。研究者称，他们发现在同一间教室里听同一堂课的学生与在不同教室里听这堂课的学生相比，在心率和皮电反应上出现了同步性。对此他们得出的结论是，这些测量手段可以用来表征学生在什么时候对课程失去了注意力。但是研究结果也表明，只有当众多思维聚集在同一个知识共同体中，且在这个共同体中分担任务能为作出决策和解决问题创造更多集体空间时，才会出现这种同步性。

集体思维这一概念指的是，像我们这样的社会物种默认以一众聪明的大脑，而不是一个聪明的头脑，去完成所有工作，进化将我们设定成了总是协同运作的模式。这一观点早已有之。Steven Sloman 在《知识的错觉: 为什么我们从未独立思考》（The Knowledge Illusion: Why We Never Think Alone，2017）中与另外两位合著者最近提出，当我们在使用自己的脑时，会依赖于来自其他脑的内容——他们称之为“知识共同体”。

他们提出的一种观点是，我们在解决问题、决策甚至记忆等方面相互依赖。这种依赖性意味着我们经常将信息外包，依靠与他人沟通获取需要的信息，而不是自己掌握它。他们强调，我们的脑持续地与其他脑相连，不只是身边的脑，还跨越时间和空间（正如你我现在正在相连） 地从其他脑处获取信息，并将它们整合成自己的东西。我们甚至可以从千年前的人处获得灵感，只要他们留下过只言片语。

当我们把彼此间交换收集的知识串整合成一个多数人可以共同识别的社会模式时，文化便产生了。文化可能既是一种恩赐，又是一种负担。Cecilia Heyes是牛津大学万灵学院的理论生命科学高级研究员，也是《认知工具: 文化进化心理学》（Cognitive Gadgets: The Cultural Evolution of Thinking，2018）一书的作者。在为Aeon 撰写的一篇文章中，她认为人类并非天生就具有某些被视作本能的社会性行为，但确实生而具备了记忆、注意和识别模式等工具，来学习这些行为。可以说，自然进化为我们提供了基本的工具包，而文化则利用这些工具来赋予我们社会技能，并且每种文化都有其特定的、独特的塑造方式。

Heyes 使用了达尔文主义的术语来描述这个过程，在这个过程中，一些被塑造出的社会习性“变体”在特定的环境中生存下来，而另一些则逐渐消失。那些留存下来的变体可以通过“社会学习”继续传递下去。

减轻认知负担，我们就能有更多的时间用于仔细思考，从而引入解决问题的最佳工具

她将我们维持社会生活所需要的脑功能称为社会习得而并非与生俱来的“认知工具”。她认为，利用这些天赋的工具可以构建出增进社会性的小技能，比如社会发展的基础——模仿他人。这类小技巧可能是某种人体自发的神经工程学捷径，因为学会模仿他人后，在别人微笑时，我们就不必每次重新学习其含义再作出反应——这种自动化现象为其它认知过程节省了脑空间。

当一起做某件事时——无论是散步、做饭还是吃饭——我们也参与到彼此的思想中，而且几乎不可避免地，我们会分享思想的内容，比如疑问、梦想和快乐。当这种分享是健康的，我们就能获得支持、顿悟或者由衷的快乐作为回报。在这个人与人的系统中，我们通过邀请其他脑参与解决问题来卸下一些认知负担，得到有用的经验去理解问题；或者单纯通过诉说情绪以减轻负担。

Heyes认为，如果她所谓的“小技巧理论”是正确的，就可以由此推出，在文化实践中使用这些小技巧能够“激发我们心智能力快速完成文化进化”。

定制的脑

这个预测似乎已经被证实：随着现代技术的发展，认知测试分数发生了一些明显的变化。许多人认为智商这一概念是真实存在的，并且其在一生中可能是相对稳定的，就这两点，在我的书《定制的脑》（The Tailored Brain，2021）中，我都提出了质疑。多年以来，智商已被证明是一个十分不稳定的指标，极容易受到测试动机、社会经济地位、收入差距和教育水平等因素的影响。一个关键例子就是弗林效应（译者注：Flynn effect，指智商测试结果的平均分数逐年增高这一现象），它似乎证实了这样一个预测，即认知工具可能会激发我们心智能力的快速变化。

弗林效应由已故的新西兰智力研究学者詹姆斯 · 弗林提出，是现代社会中出现的一种变化。他发现在20世纪中叶的短短数十年里，全国人民平均智商得分大幅上升，几乎都处在“天才”之列。弗林认为，也许在新式教育方法的激励下，现代社会对解决问题的要求变高了，人们的能力也相应变高，这或许可以解释为什么这一两代人在智商测试中获得更高的分数。无论我们在成长过程中，使用这些真实世界的认知工具打磨出了什么样的天生工具，它们都会互相作用，形成通用的定性特征。

技术的另一个作用是解放我们的认知空间（除非你每天查看社交媒体5000次）。例如，我们无须再将工作记忆用于编码电话号码、地图方向甚至日常安排。而认知负担减少了，或许就能有更多的时间用于进行笃定的、慎重的思考以最大程度上利用好我们的问题解决能力，避免错误。

一些研究表明，与得分较低的人相比，智商测试得分较高的人可以承载更大的认知负荷。原因之一可能是高智商分数本就与更高的处理效率有关，而更高的效率意味着使用更少的认知资源。如果我们的高科技小工具能以类似的思路提高我们的认知效率并且确保更大的认知储备，那么我们就已经是人机系统的一部分了——未来已经到来。

事实上，这些高科技小玩意儿早就无处不在。要避免犯下极其严重且代价高昂的错误，关键是要保持注意以及避免走神。研究表明，当我们不够集中时，前额叶皮层的活动水平下降，而前额叶皮层是人类大脑趋于成熟和深思熟虑等能力之所在。专家们提出了三种可能的方法来保持这一脑区的活跃，防止其崩坏：一种是调整完成任务的方式，即调整“用户界面”; 二是修改任务本身，从认知上减轻它所造成的负担; 三是在用户即将做出崩坏决策时予以警告，以便他们重新做出正确的判断。

用来减轻认知负担的各类电子产品已然大行其道，无论它们是否采用了高科技。日程提醒就是在记忆存储空间超负荷时顺利度日的一种方法。我一般会为每个活动设置三个邮件提醒——提前两天一个，提前一天一个，提前半小时最后一个——这样我才不会忘记重要的会议。

不过就像那些没有听到警报声的飞行员一样，有时我也会注意不到这些电子邮件提醒，所以我又增加了另一个步骤: 把最新的电子邮件提醒移到收件箱的顶部，并将其标记为未读，这样这个提醒就会大写加粗。尽管我已经读了三十年电子邮件了，“未读”这两个字仍然会吸引我的全部注意力。在参加完会议之前，我会不断地看到黑体字的“未读”电子邮件，并对此感到警醒。至少对我来说，这种神经工程学的策略可以把我从当下的精神状态中（走神或者专注于工作以至于忘记了时间）拉出来 ，刺激我的神经活动，这样我就能表现得更好并且不会错过会议。用学术行话来说，我已经“调整了用户界面”。

我们也可以通过调整日常事务以减少认知负荷。一种策略是把高需求活动变得更机械化，比如每天午餐都吃同样的东西；另一个策略是限制在短时间内需要做的决定数量，比如提前一晚搭好明早的衣服，而不是在第二天早上一边忙着送孩子上学一边挑选。我们能够使用的最直接的神经调控手段之一，就是在空闲的时间窗口中分配任务以避免堆积。如果在一个悠闲的礼拜天下午做好一周晚餐能避免你在接下来的五个夜晚“在厨房里忙得不可开交”，那么这就可能是一个值得一试的调整。

最大的风险与“脑劫持”有关，即现实世界中的小工具反而打开了恶行的潘多拉魔盒。

除了建立个人维持体面和节约脑力方面的保护支持，我们也可以尝试拓展脑容量。对我们大多数人而言，体育锻炼是个易于尝试的方法。2021年神经工程学大会上发表的一项研究表明，对于年轻男性来说，单腿蹬踏运动能够增加脑前额叶皮层的氧合作用，与他们之后执行功能测试中即时获得更好的表现相关。这些发现与其它研究结果一致，可推广到各类被试，包括更多的年轻人和老年人。有证据表明，一种分子的增加促进了神经元之间新连接的生长，可能利于血液流动和氧气输送。因此认知处理过程变得更高效，认知负荷也随之减少。

我们甚至可以对自己进行神经工程学研究，从而获得一个内在的观察窗口以了解在超负荷条件下身体发生了什么变化。这些信息目前还不足以提示我们何时濒临决策崩溃，但那一天可能很快就会到来。

“可穿戴设备”，如智能手表、运动手环等，已经可以监测心率的变化和变异，这两项指标都会随着认知负荷而变化。很显然，当超负荷时，心率就会上升。最近我曾在危险的冰雪路况中驾驶了数小时，可穿戴设备显示，我的心率每分钟都提高一些，并且在那段焦虑的旅程中持续上升。研究表明，心率变异性在超负荷状态下呈下降趋势，这反映出我们减少了针对外界输入刺激变化的灵活调整。这种反馈的商业化使用还处于早期阶段，但那个通过手腕上的小工具以洞察内心状态的阶段已经离我们越来越近。

这些测量手段目前主要实际应用于各种重大任务的关键阶段。有研究评估了在执行火星任务期间 NASA 控制室的工作人员使用这些装置的情况，这些任务控制人员必须在26分钟的信号延迟时间内与探测车进行指令交接。在最初的90个火星日（1火星日 = 24小时40分钟）中 ，工作人员按照排班向探测车发送指令并下载其信息，而每天的工作时间都是不固定的。火星日和地球日之间的不匹配造成了这种不固定：这个星期的某天早上8点，在下一个星期就要迟5小时，所以生活在地球上却不得不过火星时间的人类可能会陷入混乱。于是在每两次通讯之间，团队必须提前计划在下一次通信时向探测车发送哪些任务——可能是个多达数百条命令的列表。据估计，任何一个小疏漏就可能浪费4亿美元。

当地时间2022年4月27日，美国国家航空航天局（NASA）宣布机智号火星直升机发现了帮助NASA毅力号火星车着陆的设备，包括降落伞及在深空和着陆过程中保护火星车的锥形背罩。4月19日，在机智号第26次火星飞行中，它以空中视角拍下了10张彩色照片。

其中一些任务可以通过机器来自动化，但仍有相当一部分需要靠人工。因此，为了提前发现可能存在的认知疲劳以减少潜在的失误，监测控制室工作人员的生理状况是有必要的。

为了有朝一日能开发出这样的精准监测工具，研究人员列出了包含28项指标的“工作负荷测量矩阵”，可以用来识别与错误倾向性条件相关的行为模式，这些指标包括心率变异性，眨眼频率，言语模式，扩瞳程度和脑电图记录。尽管这个模型仍是一个进展中的工作，但在构想中，算法能够获取这些信息，并及时调整“人-机器人”团队中人工的工作负荷量。

尽管个人用户并非 NASA工作人员，但是也可以获得一些相同的指标。有团队正在为师生研制用于检测体温、心率和皮电变化的可穿戴设备，目的是提高个体对其学习习惯的觉察，并追踪以提供有助于减轻学习负担的调整策略等；对于教师而言，目的则是了解学生的参与度以及专注度。

通过审慎且充分的准备，我们可以强调脑机接口和脑脑接口的好处。想象一下未来，机器将我们的认知工具和记忆联通起来，我们因此能够跨越彼此之间的认知鸿沟，真正体会到作为另一个人的感受。当记忆开始消逝或有待考证时，将其存储到外部并传输到另一个脑很可能成为一种保存方法。这将是一个连接逝者之脑、存续先祖回忆的全新方法。

这些设想中也有一些可怕的隐患。一个由脑机接口和人机合作组成的世界会造成很多顾虑，其中最大的风险是“脑劫持”，即这些现实世界中的小工具可能会让别有用心之人得以读取我们思想、发现我们脆弱时刻并加以利用。此外，考虑到利用这些技术的居心好坏，容易受到不利影响的弱势群体，以及可以从中大肆牟利的群体等，这些技术可能会招致更多不公。

正如Heyes所假设的，我们可能会本能地进化、调整和重构自己的认知工具，但其中那些双刃剑般的工具更需要关注和警惕。人类为防止技术滥用和过度开发设定边界的进程，总是滞后于技术本身的发展，即使我们有足够的集体意志力去改变这一情况，也常常重蹈覆辙。因此我们很难乐观地看待这些庞大到失控的力量。但必须记住，人类的乐观主义本身就是一种有力工具，尽管它和我们所能使用的其它工具一样，也需要戴着镣铐挥舞。

*本文原载Aeon.cn，原文链接
https://aeon.co/essays/how-might-neuroergonomics-help-us-deal-with-mental-overload，作者Emily Willingham 是一名美国作家，著有《修剪过的大脑:从克他命到酮类再到伴侣》（2021）。

责任编辑：朱凡

吴勤

大脑是人体中最复杂的部分，也是宇宙中已知的最复杂的组织结构。21世纪，被称为“生命科学、脑科学的百年”或“脑研究世纪”，伴随着脑科学和认知科学的兴起与发展，以人类为中心的认知与智能活动研究，已进入发展新阶段。脑科学相关技术的发展和应用能迅速提升武器装备智能化和操控意识化程度，对武器装备的发展、使用和国防军事能力建设将产生难以预见的颠覆性影响。

多国启动脑科学重大研究计划

多年来，人类对脑奥秘的探究从未停止，已有数十位从事脑科学研究的科学家获得诺贝尔奖，脑科学在发达国家已成为科学研究“皇冠上的明珠”。早在20世纪90年代，美国就率先提出“脑的十年计划”，欧盟成立了“欧洲脑的十年”委员会，国际脑科学组织也采取多种举措推动脑科学研究的发展。

奥巴马宣布启动美国“脑计划”

2013年4月，美国宣布启动“脑计划”；2014年6月，美国国立卫生研究院发布“脑计划”路线图，详细阐述了脑科学计划的研究目标、重点领域、实施方案、具体成果、时间与经费估算等，提出将重点资助9个大脑研究领域：统计大脑细胞类型，建立大脑结构图，开发大规模神经网络记录技术，开发操作神经回路的工具，了解神经细胞与个体行为之间的联系，整合神经科学实验与理论、模型、统计学等，描述人类大脑成像技术的机制，为科学研究建立收集人类数据的机制，知识传播与培训。2014年8月，美国国家科学基金会宣布，将资助36项脑科学相关项目，涉及实时全脑成像、新的神经网络理论以及下一代光遗传学技术等。美国国防高级研究计划局（DARPA）近年来启动了数十项旨在提高对大脑动态和机制的了解、推进相关技术应用的项目，包括可靠神经接口技术项目、革命性假肢、恢复编码存储器集成神经装置、重组和加速伤势恢复项目、将模拟大脑用于复杂信号处理和数据分析项目等。

2013年，欧盟委员会宣布将“人脑工程”列入“未来新兴技术旗舰计划”，力图集合多方力量，为基于信息通信技术的新型脑研究模式奠定基础，加速脑科学研究成果转化。该计划被认为是目前世界最先进的脑科学大型研究计划，由瑞士洛桑理工学院统筹协调，欧盟130家有关科研机构组成，预算12亿欧元，预期研究期限10年，旨在深入研究和理解人类大脑的运作机理，在大量科研数据和知识积累的基础上，开发出新的前沿医学和信息技术。该计划首先利用30个月的时间，建设涉及神经信息学、大脑模拟、高性能计算、医学信息学、神经形态计算和神经机器人等6座大型试验与科研基础设施。这些设施将对全球科技人员开放，邀请世界顶尖科学家参与研究。

此外，日本、德国、英国、瑞士等国也都先后推出本国的脑科学研究计划。

脑科学研究在全球掀起新热潮

进入21世纪以来，随着相关理论的完善和新实验工具的涌现，大脑最深层的一些奥秘开始浮出水面。特别是近年来，欧美爆发“脑”竞赛，全球围绕大脑的研究掀起新一轮热潮，与大脑有关的科学发现不断涌现，为脑科学的大规模推进与应用奠定了基础。

在研究与探索脑结构方面，2012年，哈佛大学的科学家研究出了一种新的核磁共振扫描技术，用于探索人类大脑内部结构；DARPA与美国威斯康辛大学麦迪逊分校合作，研发出探究人脑神经结构与功能之间联系的脑研究技术；2014年，在DARPA可靠神经接口技术项目的支持下，威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员开发了新的脑结构研究技术，这项技术对大脑中神经网络活动的可视化和量化研究具有重大贡献。

在脑信息获取技术方面，脑电信号破译研究、神经活动信息还原视觉图像研究、神经活动信息支持行为与神经元关系研究、神经活动信息再现人类梦境研究等均取得了新进展。例如，澳大利亚Emotiv公司开发出了一种能够翻译人类8种生理表现和7种表情的脑电信号装置；美国、德国和英国的研究人员实现了利用磁共振成像技术将大脑活动信息转换成想象物体图形；DARPA近期正在开发新型大脑植入物，实现对大脑信号的实时跟踪与响应；2014年，DARPA启动“神经功能、活动、结构与技术”项目，加速和简化对大脑的3D分析，使整个大脑成像只需220天。

在脑机接口技术方面，多国开展了一系列技术验证并取得突破，实现了大脑控制外界设备以及大脑控制另一生物体的异体控制。2008年，位于美国北卡罗来纳州的科学家从植入猕猴脑部的电极获取神经信号，通过互联网将这些信号连同视频一起发给日本的实验室，最终美国猕猴成功地“用意念控制”日本实验室里的机器人做出了相同的动作；美国布朗大学2013年研制出首个火柴盒大小的脑机接口无线连接装置，可将脑部数据传输至1米内的其他设备；2013年3月，英国研究人员开发出第一种用于控制飞船模拟器的脑机接口装置，美国科研人员又创建了计算机模拟程序，将脑机接口装置戴在头上后，通过人脑意念便可控制飞船模拟飞行；2015年6月，俄罗斯“未来研究基金会”负责人表示，以思维控制机械的脑机接口在俄研发成功，该脑机接口使用在医学上广泛普及的脑电描记法来捕捉脑电活动。

在“脑对脑”控制方面，2013年2月，美国杜克大学的研究人员将分别位于美国和巴西的两只大鼠的大脑，通过植入脑内的芯片和计算机建立彼此之间的脑电波传输回路，实现了成功率为65%的脑对脑异体控制实验；2013年8月，美国华盛顿大学公布了人类首次非侵入式脑对脑接口实验，不需要在大脑内插入电极，一人成功遥控了另一人的手部运动；2014年2月，美国哈佛大学医学院等机构利用一只作为发出指令的“主体”猴子和一只作为接收指令的猴子实现了异体操控，任务完成率高达98%。

用于模拟“脑控”飞船的实验装置

此外，近期脑研究与应用领域还取得了许多重要进展。例如，美国塔夫茨大学成功创建出三维脑状组织模型，功能和结构特征类似于大鼠脑组织，可用于研究脑功能，开发治疗脑功能障碍新疗法；2013年，德国比勒费尔德大学物理系的研究人员制造出有学习能力的纳米忆阻器元件，每个大小只有人类头发直径的1/600，该忆阻器将作为设计人工大脑的关键部件；2014年9月，西班牙、法国、美国科学家联合开展实验，利用脑电波和仪器设备实现“人际交流”，成功将两个单词从一位印度志愿者脑中传送到8000千米外的法国实验人员脑中，这是人类首次“几乎直接”地通过大脑收发信息；2015年7月，澳大利亚墨尔本皇家理工大学和美国加利福利亚大学的研究人员通过使用纳米尺度的忆阻器矩阵，制造出了世界上第一个能模仿人脑的电子记忆细胞；当前，DARPA启动了一个新项目，旨在研究“神经重播”在形成记忆和回忆过程中的作用，从而帮助人脑更好地记住具体的偶发事件，更快地学会技能。

脑科学军事应用潜力巨大

脑科学研究具有巨大的潜在军事价值，可直接应用于现代战场的多个领域，包括催生新型脑控武器和智能化装备，提高作战人员知识与作业能力，优化军事训练与决策，改善军人神经与精神损伤的救治，推动心理战的升级等。脑科学的军事应用主要体现在“仿脑”“脑控”和“控脑”三个方面。

“仿脑”，即借鉴人脑构造方式和运行机理，开发出全新的信息处理系统和更加复杂、智能化的武器装备，甚至研发出与人类非常接近的智能机器人。近期“仿脑”的热点领域主要包括开发模仿人脑的神经形态芯片、具备人脑处理功能的仿脑处理器、开发认知计算技术等。这些“仿脑”技术的问世与应用将大幅提高无人系统的智能化水平，还可能给包括云服务、机器人、超级计算机在内的多个领域带来重大变革。

神经形态芯片近期成为最令人瞩目的“仿脑”技术应用，大名鼎鼎的《科学》杂志和美国麻省理工学院《技术评论》杂志均将神经形态芯片评为2014年十大科技突破之一。2013年，瑞士和美国科学家联合研制出了一种脑神经形态芯片，能够实时模拟大脑处理信息的过程；美国陆军研究室通过模拟人脑思考过程开发出一种量子神经元计算机芯片；美国高通公司近期也通过模拟神经结构和大脑处理信息方式开发出了大脑芯片；2014年8月，在美国DARPA项目资助下，IBM公司宣布成功研制第二代类脑计算芯片“真北”，该芯片架构类似人脑，集运算、通信、存储功能于一体，与第一代芯片相比，“真北”神经元由256个增加到100万个，突触数量由26.2万个增加到2.56亿个，包含54亿个晶体管，每秒可执行460亿次突触运算，总功率仅为70毫瓦；2015年，美国加州大学和纽约州立大学石溪分校的一个联合研究小组，首次仅用忆阻器就创建出一个神经网络芯片，从而向创建更大规模的神经网络与人造大脑迈出了重要一步；英国嵌入式处理器厂商ARM与曼彻斯特大学、海德堡大学合作研究的神经形态芯片已经被纳入欧洲人类大脑计划，并得到支持。欧洲方案与美国方案相比，单位面积功耗较高，但神经元模拟更接近生物神经元，因此在模拟大脑方面也被报以更大希望。

在“仿脑”处理器方面，美国DARPA多年来致力于发展能够模拟人脑认知和推理能力的类脑处理器，已经开展了“传感与分析自适应局部学习”等多个项目；2012年，谷歌公司实验室的研究小组通过模拟人脑中相互连接、相互沟通、相互影响的“神经元”，由1000台计算机、1.6万个处理器、10亿个内部节点相连接，形成一个“谷歌虚拟大脑”；2015年，IBM公司利用48块“真北”试验芯片构建了一个“电子大脑”，每一块芯片都可以模拟大脑的一个基本构件，该试验系统可以模拟4800万个神经细胞，基本可以与小型啮齿动物大脑的神经细胞数齐平。

IBM开发出的神经元计算机原型，它搭载了16颗“真北”芯片

认知计算是一种模拟人的认知、智能和解决问题方式的计算技术。国外主要军事强国以未来军事应用为牵引，积极推进认知技术的发展。例如，美国通过实施自学电子攻击技术、认知无线电台技术、基于认知的协作决策感知认知模型、基于脑电波识别和认知算法的战场威胁探测技术等项目，大力推进认知计算技术在武器装备领域的应用。2014年，美国空军研究实验室授予通用电气公司一份高性能嵌入式计算系统合同，以模拟人类中枢神经系统的信息路径，该系统可推动开发与部署自适应学习、大规模动态数据分析和推理的先进神经形态体系结构和算法。

“脑控”，即通过大脑实现对外界物体或设备的直接控制，减少或替代人类肢体操作，从而提高作战人员操控武器装备的灵活性和敏捷性。近年来，“脑控”应用得到进一步发展：日德研发出了“脑控”车辆；德国慕尼黑工业大学飞行系统动力学研究所首次成功展示了“脑控”飞行；美国明尼苏达大学成功研制出能够用意念控制的四轴飞行器，其躲避障碍物成功率高达90%；英国科学家开发了专门的脑机接口装置来控制飞机和飞船模拟器；美国DARPA开展了名为“阿凡达”的尖端军事科研项目，旨在探索扩展人类机能，获取神经代码进行整合，以控制进攻性武器和系统，DARPA还在2013财年投入700万美元研发一种自主式双脚机器人，能够让士兵在战场上远程控制，以替代士兵执行部分作战任务，如放置监视设备、搜索并攻击建筑物内的威胁目标、救助伤员、设置障碍物等。

明尼苏达大学脑机接口装置控制飞行器实验场景

“控脑”，即利用外界干预技术手段，实现对人的神经活动、思维能力等进行干扰甚至控制，导致出现幻觉、精神混乱甚至做出违背己方利益的行动，其关键是开发能够监测和干预大脑思维活动的信息系统。“控脑”目前产品应用还较少，美国DARPA联合商业机构开展了相关的概念研究，主要包括：通过计算机模拟脑电波控制人体的心理反应和思维，通过特殊频率的无线电波与人体脑电波作用产生催眠效果，神经系统脑电波声音操纵项目等。

结 语

脑科学的发展对于人类了解自身神经精神领域有着重要的价值与意义，同时也具有强大的军事应用前景，将推动军事领域的重大变革。当前，脑科学研发已经成为时代潮流不可阻挡，其大规模进步必将为人类带来一个日新月异的新世界，我们应该及时未雨绸缪，趋利避害。

上一篇：000839股票怎么开户(股票)

下一篇：陈光标怎么样了(陈光标 女儿)