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脑机接口实现意念书写机器鱼探索万米深海…用科技来回答“我们离

发布日期:2022-01-09 08:03   来源:未知   阅读:

  ◎从“元宇宙第一股”Roblox上市,到扎克伯格宣布将Facebook打造为元宇宙公司,再到国内投资者、企业、市场、行业掀起的元宇宙风暴,元宇宙成了今年最火热的概念。但“我们目前离实现元宇宙还有多远”成为更多人关心的问题。

  ◎无论是探索宇宙还是遨游深海,无论是用意念书写还是与身体兼容的电子皮肤,人类从未停下对科学探索的痴迷与执着,而这些科学技术或许将会在未来的某天彻底改变我们的生活。

  “我跟所有其余的人一样,生活在这世界上,是为着来征服生活。我也曾参加在这个‘搏斗’里面。我有我的爱,有我的恨,有我的欢乐,也有我的痛苦。但是我并没有失去我的信仰:对于生活的信仰......”

  这是一段来自太空的朗读。11月14日晚的《朗读者》中,三位已经在太空中近一个月的神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富,在空间站中朗读了巴金的《激流三部曲》总序,也被不少网友称为“来自太空的终极浪漫”。

  事实上,无论是探索宇宙还是遨游深海,无论是用意念书写还是与身体兼容的电子皮肤,人类从未停下对科学探索的痴迷与执着,而这些科学技术或许将会在未来的某天彻底改变我们的生活。

  在今年的腾讯WE大会上,两位诺贝尔奖获得者数学物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)与天体物理学家莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)领衔柔性电子材料专家约翰·罗杰斯(John A. Rogers),脑机接口专家克里希纳・谢诺伊(Krishna V. Shenoy),储能与燃料电池技术科学家王朝阳,科学探索奖得主、软体机器人与智能装备科学家李铁风,共6位全球顶尖科学家与观众分享了天体物理、脑机接口、深海探索等多个科学领域的最新突破,让每一个观众都清晰地感受到科学的震撼与浪漫。

  从“元宇宙第一股”Roblox上市,到扎克伯格宣布将Facebook打造为元宇宙公司,再到国内投资者、企业、市场、行业掀起的元宇宙风暴,元宇宙成了今年最火热的概念。但当无数企业在向元宇宙概念靠拢的时候,“我们目前离实现元宇宙还有多远”成为更多人关心的问题。

  脑机接口往往被视为实现元宇宙的根本技术之一。这是因为“元宇宙”的含义是搭建一个能够让人们在其中生活的虚拟世界,一种解释将此描述为将人类的意识转化进虚拟世界中并使人能够拥有如常的感知,而如何实现人与虚拟环境的交互成为实现元宇宙至关重要的一点。

  仅仅一公斤多的大脑是人体最复杂的器官,尽管“意识”“思维”常被视作玄而又玄的东西,但随着现代科学的进步,人们已经能够从生物学的角度去探索甚至掌握大脑的部分活动。“读取思维”的设想过去或许只能存在于文学作品中,如今却能够通过脑机接口成为现实。

  如能让人重见光明、重获听力的人工视网膜和人工耳蜗,还有可以帮助帕金森病患者停止颤抖的深部脑刺激器,这些装置都是通过向大脑传递信号、电子能量、光能量甚至电磁能量来帮助病人,但如何来读取大脑传递出来的信号呢?

  斯坦福大学教授克里希纳・谢诺伊正是这一领域的“革命者”,他冲破了脑机技术的固有思维,将向大脑输入信息转变为解读大脑信号,并成功通过脑机接口来解读人类、助力交流。

  谢诺伊教授与他的团队开发出了一套脑机接口系统,它可以直接嵌入到大脑皮层并从中获取人们想象中的手写动作,再通过反复脑补“手写”,电脑记录下每个字母在脑内对应的“记忆点”,最终通过分析将这些手写动作实时转换为文本。

  “我们让一位上部脊髓受损,手臂和腿都无法动弹的志愿者,看着屏幕上的一句话,然后试着写出每个字母。他的手并没有动,而字母就像魔术般出现在屏幕上,速度达到每分钟90个字母,也就是17-18个单词左右。”谢诺伊教授在接受包括《每日经济新闻》在内的媒体采访时表示,能够解码大脑活动的皮质内脑机接口带来了全新的与人脑对接的神经接口或沟通桥梁,未来除了在沟通领域进一步提高打字速度等性能上的改善外,还会在其他更多的领域有所突破。“例如情绪沮丧、认知失调等问题,随着对人类大脑了解越多,我们可以研发出更多创新解决方案。”

  大脑有860亿个神经元,而目前我们能记录的仅有几百到几千个神经元,尽管距离真正实现“意识传输”“数字永生”的畅想还有很长的路要走,但脑机接口已经为我们打开了通向“元宇宙”、通向神秘精神世界的大门。

  “我经常把自己称为是一个养机器鱼的人,我先跟大家讲一讲我们养鱼的故事。”这位自称“养鱼人”的85后浙大教授李铁风是本次WE大会最年轻的演讲嘉宾,今年三月他和团队打造的“万米深海操控软体机器人”登上了国际顶级学术期刊《自然》的封面。

  据李铁风介绍,以往在设计深海探测设备时,往往都是要通过硬质的耐压外壳抵抗深海极高的压力,来保护其中的人或是敏感的电器器件,这也是深海探测最大的挑战之一。但后来科学家们发现,在地球上最深的马里亚纳海沟中生活着一种深海狮子鱼,它的皮肤组织仅仅为一层非常薄的层膜,骨骼细碎状地分布在凝胶状柔软的身体中,这使得它能够在近百兆帕高压的深海中生活。

  以柔克刚的狮子鱼给了李铁风和团队极大的启发。“机器人的电池和芯片在深海里很怕压力,我们能不能像深海狮子鱼一样把各种电路也分散融在一块像果冻一样的凝胶里,从而能够让它适应压力呢?”

  2019年12月,李铁风成功将一个仿生软体机器鱼下到了马里亚纳海沟10900米的深海,并在电池驱动下按照预定指令拍动翅膀长达45分钟,这是人类首次在没有耐压外壳的情况下将一个软体机器人在马里亚纳海沟中进行了驱动。

  科学探索奖得主、浙江大学教授,软体机器人与智能装备科学家李铁风 图片来源:主办方供图

  作为浙江大学航空航天学院的教授,李铁风发明这种软体机器鱼的用途不仅仅局限于对地球上海洋的探索。

  “木星的一个卫星叫木卫二——欧罗巴(Europa),它表面的冰层下有大量液态水,像海洋环境,很多专家认为这是太阳系中也是一个有可能适宜生命生存的环境。”李铁风表示,据估算,木卫二的海洋深度有80公里,是马里亚纳海沟的8倍,而重力加速度却只有地球的八分之一。“这意味着木卫二深海中的压力和马里亚纳海沟是接近的,我希望这种适应压力的软体机器人也能够在一些天体探索中发挥作用,这是我的‘星辰大海’。”

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