首頁 > 應用 美國腦機接口技術發展及軍事應用 軍工資源網 2021年12月20日 腦機接口(BCI)是一個新興的技術領域，它是在人或動物腦與外部設備間建立直接通信途徑的方法和系統設備，雙向腦機接口允許腦和外部設備間進行雙向信息交換。迄今為止，BCI在軍事領域的公開討論很少。2020年8月27日，美國智庫蘭德公司發布了《腦機接口在美國軍事應用中作用的初步評估》研究報告，認為BCI技術很可能在未來的戰場上具有實際用途，如提高通信速度，增強環境態勢感知能力，并允許操作員同時控制多個技術平臺。由BCI促進的直接腦對腦交流似乎為操作使用提供了最具變革性的應用程序，但也帶來了最重大的操作和制度風險。隨著世界各國的軍方越來越多地將人工智能(AI)和半自主系統納入其行動，BCI可以提供一種重要的手段來擴展和改進人機協作，但開發和使用BCI技術目前也存在潛在的道德和法律風險。腦機接口的技術特點腦機接口(BCI)是一種基于計算機的系統，它能夠獲取大腦信號，對其進行分析，并將其轉換為命令，這些命令會中繼到輸出設備以執行所需的操作。BCI處理的信號是來自大腦活動的電信號，這些電信號從頭皮、皮質表面或皮質中的電極測量。BCI技術使人類能夠直接控制機器，而不受身體的物理限制。BCI工具分為侵入式和非侵入式，非侵入性工具通常使用位于頭部附近的傳感器來跟蹤和記錄大腦活動。這些工具可以輕松放置和移除，但其信號較弱，并且不夠精確。侵入性BCI工具需要手術。電子設備需要植入顱骨下方，直接進入大腦，以針對特定的神經元組。目前科學家正在開發的BCI植入物很小，可以同時激活多達一百萬個神經元。例如，美國加州大學伯克利分校的一個研究團隊創造了大約一粒沙子大小的可植入傳感器，稱之為“神經塵埃”。侵入性工具可能會在大腦和設備之間產生更清晰、更準確的信號。但與任何手術一樣，植入它們所需的程序會帶來健康風險。加州大學伯克利分校的研究人員開發的“神經塵埃”可植入傳感器不過現在的侵入性工具也有了新的植入方案。2021年8月，美國Synchron公司開發的微創腦機接口獲得美國食品藥品監督管理局(FDA)的人體臨床試驗批文，取得得重大突破。Synchron開發的Strentrode BCI設置小巧靈活，可以安全地穿過彎曲的血管，因此Synchron直接利用神經血管平臺，即通過頸靜脈植入BCI，使用導管手術將技術輸送到大腦和脊柱中，在兩小時手術內即可安置完成，無需開顱手術就將設備植入了患者大腦內。由于不需要開顱手術，因此這種傳感器可以靈活布置在大腦多個位置，從而捕捉各種類型的信號。與傳感器相連的BrainPort接收裝置植入病人的胸口，它沒有內置電池，而是通過無線的方式進行供電以及數據傳輸，進一步提升了安全性。通過Synchron研發的BrainOS操作系統，可以將傳感器讀取到的信號轉化為與外界交互的通用信號，從而實現用大腦與外界交流溝通。BrainPort接收裝置在胸口位置進行供電及數據傳輸美國腦機接口技術發展現狀當前美國大多數BCI軍事技術仍處于開發的早期階段，并由國防高級研究計劃局(DARPA)、陸軍研究實驗室、空軍研究實驗室和其他組織積極研究和資助。早在1970年，DARPA就開始組建腦機接口研究團隊，此后這一技術的研究長期缺乏突破性進展，其軍事應用也缺乏引人注目的亮點。2015年，DARPA立項研發賦予戰斗機飛行員同時操控多架飛機和無人機能力的技術和系統。至2018年9月，DARPA腦機接口項目負責人宣稱：“借助腦機接口技術和輔助決策系統，戰斗機飛行員已能同時操控3架不同類型的飛機。”飛行員利用BCI同時操作三架飛機目前DARPA有幾個正在進行的神經技術開發計劃，例如：下一代非手術神經技術(N3)計劃，該計劃旨在開發具有讀寫大腦活動能力的非侵入性腦機接口，供健康的軍人使用;神經工程系統設計(NESD)計劃，旨在開發BCI以恢復受傷服務人員的視力和聽力。其他神經技術開發項目由美國空軍、美國陸軍和美國海軍資助。美國陸軍作戰能力發展司令部(DEVCOM)的一項綜合研究強調了未來作戰環境的四種神經技術應用，包括視覺和聽覺增強、具有程序化肌肉控制的可穿戴外骨骼、通過BCI直接控制武器系統以及腦對腦服務成員之間的交流。美國空軍尤其熱衷于人機協作，將有人駕駛的飛機和人工智能驅動的無人機無縫連接起來進行空戰，開發項目包括空軍的“下一代空中優勢”(NGAD)第六代戰斗機，以及Skyborg計劃為“忠誠的僚機”無人機開發基于人工智能的大腦。布朗大學Nurmikko實驗室開發的由數千個無線“神經元”組成的可植入神經假體該小組正致力于創建一個“皮質內聯網”，每個神經元都獨立運行DARPA2019年，DARPA選擇了Battelle和包括約翰霍普金斯大學應用物理實驗室在內的一共6個團隊來開發N3神經技術研究計劃，試圖將人腦與軍事設備聯系起來。N3旨在為美國軍方提供高精度的雙向腦機接口系統，使服役人員能夠與計算機系統進行通信，并管理網絡系統和成群的無人機。如果N3成功，這種可穿戴神經接口系統可以在幾毫米的范圍內與大腦進行通信，這種設備不需要手術植入，可以使用光學、聲學或電磁學來讀取神經活動或在大腦和設備之間發送信號。2020年12月，Battelle公司表示該團隊將負責N3計劃的第二階段，并為其基于磁電納米換能器(MEnT)的BCI概念提供成熟的設計方案，該技術需要在神經組織中注射MEnT，然后由磁鐵引導到大腦中的目標位置。圖表：NESD目標系統性能指標資料來源：DARPADARPA也是2013年由美國國立衛生研究院(NIH)發起的“通過推進創新神經技術進行腦研究(BRAIN)”計劃的關鍵參與者，該計劃旨在提高對人腦的理解。與BRAIN相關的計劃是“神經工程系統設計”(NESD)，該計劃旨在開發一個接口，該接口可以讀取106神經元，寫入105神經元，并與103神經元雙向交互，其規模遠遠超過現有神經技術的可能性。要取得成功，NESD需要跨學科的綜合突破，包括神經科學、低功耗電子學、光子學、醫療設備封裝和制造、系統工程和臨床測試。除了硬件之外，NESD執行團隊正在開發先進的數學和神經計算技術，首先在電子和皮層神經元表示之間轉碼高清感官信息，然后以最小的保真度和功能損失壓縮和表示這些數據。如果該計劃成功，這項工作有可能顯著提高科學家對視覺、聽覺和言語神經基礎的理解，并最終可能為患有感覺缺陷的受傷軍人提供新的治療方法。此外，NESD工具可以對高度集成的神經電路的架構和處理產生新的理解。約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室，時長02:05約翰·霍普金斯大學展示通過在混合現實環境中整合神經刺激來“感受”虛擬物體的能力2021年6月，美國約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的研究參與者通過腦機接口成功觸摸和感受虛擬物體，該研究是由美國國防高級研究計劃局(DARPA)資助的神經增強操作(NEO)項目的一部分。該研究的參與者在17歲時遭受了脊髓損傷，被診斷為不完全四肢癱瘓，手臂和手部保留了一些運動功能和知覺。2019年，他在約翰霍普金斯醫院接受了12小時的腦部手術，成為第一個在大腦的兩個半球植入慢性微電極陣列的研究參與者。通過實驗室構建的虛擬感知系統，試驗參與者可以通過HoloLens看到和操縱的虛擬對象，這種感知模式超過觸覺感知，目前甚至可以加入增強視覺和聽覺，未來甚至還可以加入嗅覺、味覺或本體感覺。這種直接的神經輸入會直接改變現在的觸覺手套等不完美的VR解決方案。Neuralink公司腦機接口結構以及神經信號解碼方式Neuralink公司美國Neuralink公司正試圖開發一種完全植入的、無線的、高通道數的腦機接口(BMI)，目標是讓癱瘓的人能夠直接使用他們的神經活動，快速、輕松地操作計算機和移動設備。2019年7月Neuralink公司展示了一款產品：用一臺神經手術機器人，在腦部28平方毫米的面積上，植入96根直徑4～6微米的“線”;外部設備通過USB接口與植入部分連接。Neuralink公司聲稱已經成功讀取小鼠和猴的大腦信號。2020年8月Neuralink公司的展示增加了新的內容。馬斯克向現場觀眾介紹了一只大腦中植入腦機接口設備的小豬。神經鏈接公司展示的最新腦機接口的功能仍很簡單：可以直觀觀察小豬大腦活動的電波信號，設備和系統可以根據小豬的腦電波信號，對小豬的下一步運動進行準確預測。這意味著新的腦機接口產品不僅能夠從大腦中獲取信息，還能進行初步的信息解碼和理解判讀。 理事單位more 遼沈工業集團有限公司 中國長城工業集團有限公司 湖北航天化學技術研究所 網站已關閉 您的網站已到期，請及時續費聯系電話：400-606-1198 主站蜘蛛池模板： 新密市| 甘泉县| 尼勒克县| 萨嘎县| 纳雍县| 志丹县| 富民县| 房产| 衡阳市| 宣城市| 宜兴市| 城固县| 蓬安县| 肥东县| 拜城县| 宁都县| 台湾省| 瑞昌市| 台北县| 沽源县| 双牌县| 三河市| 治多县| 宿迁市| 定日县| 交口县| 临沭县| 桂东县| 鄂温| 惠安县| 九龙县| 汉沽区| 井冈山市| 峨眉山市| 墨玉县| 娄烦县| 德庆县| 大姚县| 时尚| 长宁区| 桐柏县|
