美國國防部正在研究供士兵使用的「無侵入式」人機介面技術

多年來，美國國防部下的高級研究計劃署（簡稱DARPA）一直在研究如何為身體或大腦存在殘疾的士兵提供技術解決方案。在這方面，DARPA已經資助了很多相關的研究項目，比如能夠與神經系統相連接的假肢，以及能夠治療創作後應激障礙的大腦植入物等等。

隨著部隊的作戰方式逐漸發生變化，DARPA的研究方向也做出了相應調整。在日前的DARPA六十周年慶典上，有發言人描述了神經科學研究的下一個方向，即為健康士兵提供「超能力」的技術。

DARPA最新的神經項目主管Al Emondi表示：「戰士們需要新的方式與機器進行連接與互操作。但到目前為止，大多數技術都需要以手術方式實現。我們希望能夠探尋出新的實現方法。」

據介紹，下一代無手術神經計劃（簡稱N3）重點在於探索在不對人體進行布線或植入的前提下，在大腦與外部機器之間傳輸高保真信號。該項計劃於今年3月公布，Emondi目前正在挑選符合計劃資助要求的研究人員。他在接受採訪時表示，預計選擇結果將在2019年年初正式公布。

DARPA生物技術辦公室主任Justin Sanchez表示，N3計劃帶來的概念驗證技術也有望以消費品的形式出現。他認為，「這將催生出新的產業。」

目前，N3計劃的研究方向主要是兩個：其一，開發研究完全無需植入的技術；其二，開發「微侵入」式技術。

下面對這兩類技術做一點解釋：

完全無侵入式技術

事實上，在DARPA之外，目前已經存在了大量非侵入式神經技術。例如將計算機簡單旋轉在頭皮上以繪製腦電圖，這種技術數十年來一直用於讀取大腦信號，或者通過顱直流電刺激進行抑鬱症治療或提高運動能力。

但Sanchez表示，這些現有技術無法為DARPA設想的應用場景提供足夠精確的傳輸能力。N3計劃旨在實現新的非侵入式技術，它將匹配目前僅可通過嵌入腦組織植入的電極實現與神經元的直接對接——當神經元被「激發」時，裝置即可記錄電信號活動或觸發射擊等其它操作。

圖片比較了現有大腦介面技術與未來可能出現的新方案

N3計劃要求非侵入式技術能夠讀取信號，並將信息寫入1立方毫米體積的腦組織內，這整個過程需要在10毫秒內完成。為了在頭骨隔斷的情況下實現上述目標，Emond表示研究人員必須以新的方法檢測神經活動。對此，他提出了以下疑問：「當某一神經元被激發時，其反射率就會發生改變——我們能否捕捉到對應的光學信號？此外，在激發時，其實際上會發出聲波——我們能否捕捉到這一聲學信號？」他表示，這正是難點所在。

微侵入式技術

這一概念由DARPA提出，旨在與「微創」概念區別開來——微創在醫學上通常代表著內腔鏡手術方法。但DARPA認為，他們所研究的大腦對接技術應該不需要這種小型切口。

相反，微侵入式技術主要通過注射藥劑、藥丸甚至鼻腔噴霧的形式進入體內。Emondi設想，可以旋轉在神經元內部的「納米換能器」，使其能夠在電子信號發射時將電信號轉換成可通過顱骨捕捉到的其它類型的信號。

據透露，在這項為期四年的計劃結束時，DARPA希望所有研究人員都能夠通過「國防相關任務」的形式演示其技術成果。例如，演示者可能會利用大腦信號來駕駛無人機或控制戰鬥機模擬器（作為一名癱瘓的女性，Jan Scheuermann於2015年就利用腦部植入物實現了這一操作）。

當被問及這種技術的主要應用時，Emondi表示他希望能夠將這種技術應用於「主動網路防禦」方面——即利用這項技術讓安全專家真正感受到入侵。他指出，「這意味著我們不再是在網上，而是在網中。」

目前，N3計劃開發出的一切成果都只屬於概念驗證方案，且需要首先獲得監管部門的批准方可廣泛應用於士兵或公眾群體當中。不過考慮到矽谷的不少巨頭級企業也致力於神經技術，消費級大腦設備的推出似乎已經為期不遠。

DARPA的Sanchez表示，降低人機介面技術的門檻將開啟一個新的時代。他說：「我們可以設想一下，一旦這項技術得到廣泛應用，將帶來怎樣的未來前景，但這恐怕也會在社會中引起爭議——比如，您打算怎樣對待自己的大腦？」

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