“心想事成”

顾凡及

“心想事成”是一个常用的祝愿词语，其意思是指心里希望的都能够实现。不过，我们这里说的“心想事成”的意思则更进了一步。也就是说，不用动手，只要脑子里想想，就把脑子里想的事给办了。你可不要以为这只是科幻小说里才有的故事。

猴子“玩游戏”

不久前，神经学家约翰·多诺霍在猴子的大脑中植入微型传感器。你猜发生了什么，猴子只要“想想”而无须“动手”，就可以完成打电脑游戏的全部过程。

这是怎么一回事呢?原来，科学家一直在致力于训练3只猕猴学习使用一种与电脑相连的游戏操纵杆。通过控制这个操纵杆，它们就可以使一个游弋在电脑屏幕上的绿点根据自己的意愿不断移动。如果这个绿点与科学家设置在屏幕固定位置上的红点重合，控制操纵杆的猴子就可以得到甜美的果汁作为奖赏。

这一目标达成之后，科学家就在这3只猴子的大脑里植入了一种微型传感器，它位于那些负责向肢体“发号施令”的大脑皮层的某一特定区域。

传感器上的电极可以对附近脑细胞中传输出来的生物电信号进行筛选，并将这些信号发送至电脑中。猕猴在操纵游戏杆驱使电脑上的小绿点移动的同时，电脑便将这些代表着猕猴意愿的具体生物电信号“破译”成电脑指令，并在两者间建立起固定的运算关系。

在以后的实验中，猴子即便不动，只要它“想”，电脑就可以根据以前实验建立的程式，依据猴子的意愿使绿点与红点重合而获得美味的果汁。

依多亚和跑步机

2008年1月15日，在美国《纽约时报》的科学版上刊登了一篇报道，大标题是“猴子的意念驱动机器人，可能会有助于人类的一大步”。报道讲的是一只名叫依多亚的猴子的故事。它在美国北卡罗来纳州杜克大学尼科莱力斯博士的实验室里，仅仅通过意念就驱动了一台远在日本京都的机器人“计算的脑”行走。

四五年前，尼科莱力斯博士就开始训练猴子通过想它自己“手”的动作，来控制远在近千千米之外的麻省理工学院的机器手去拿东西。这种仅仅通过大脑活动去控制外部机器活动的技术，在科学上叫做“脑机接口”。这一次让猴子用它的意念去控制远在半个地球外的机器人行走，难度自然更大了。

尼科莱力斯博士先训练依多亚在跑步机上行走，要它用前肢扶着前面的横杆用不同的步速行走，有时前进，有时后退。并且在适当的时候给它吃葡萄干之类它喜欢的东西作为奖励。这样每周3天，每天训练15分钟，一共训练了两个月。在训练以前，科学家在依多亚大脑运动区中对应于腿的部位埋藏了许多很小的电极，以同时记录250个到300个神经细胞的活动。有的细胞在它的踝部、膝部或者臀部运动的时候活动起来，有的则在它的脚碰到地面的时候才活动，还有一些则在它预料到要运动的时候就活动起来。在做实验的时候，除了同时记录这些神经细胞的活动以外，还在它的踝部、膝部和臀部涂上戏剧化装用的荧光涂料，并且用一台高速摄像机把它的运动拍摄下来。

通过对上面这两种资料的对照分析，科学家可以仅仅根据依多亚和神经细胞的活动就在3到4秒以前以90％的精确度预测依多亚的腿要怎样动。

现在回过头来看京都那头的机器人“计算的脑”，它是由日本尖端技术研究所的乔登·程和他的同事们发明的。只要给它适当的命令，它可以跳舞，也可以蹲下来。它的脚里埋设有传感器，所以也能“感觉”到地面。它能非常好地模仿人的行动。

“计算的脑”会走路

到了2008年1月10日，万事俱备了。依多亚精神抖擞，“披挂”上阵。记录到的数据通过高速互联网源源不断地输送到万里之外的“计算的脑”。科学家在依多亚的前面放了一个很大的电视屏幕，这样它可以看到机器人腿的后影。依多亚的任务就是要通过自己大脑的活动使机器人稳步行走。如果依多亚能够让机器人的关节活动和自己的相应关节的活动同步，就及时给它奖励。

令人兴奋的时刻来到了，当依多亚开步走的时候，“计算的脑”也迈开了同样的步伐。依多亚的大脑信号传给了机器人，而机器人行走的录像又传回给依多亚，这两者之间在时间上只差了四分之一秒。这样经过了一个小时，研究人员给依多亚出了道难题，他们突然让跑步机停止下来，看看依多亚会怎么办。在场的每个人都屏住了呼吸。尼科莱力斯博士后来回忆说：“它的眼睛还是盯在机器人的腿上。”研究人员给依多亚吃它喜欢的食物，而机器人又走了3分钟。当依多亚的大脑信号使机器人行走时，依多亚大脑中有的神经细胞控制自己的腿，而有的神经细胞则控制机器人的腿。在经过一个小时的练习和视觉反馈以后，后者的活动和机器人的腿已经配合得很好了。

尼科莱力斯博士在训练猴子通过自己大脑的活动控制机器手的研究中，发现在猴子大脑皮层的运动区中，有20％的神经细胞只有当机器手运动时才活动。这意味着机器手已经变成了猴子身体的一部分，并且在大脑皮层上有了自己的代表区。

我们有希望在将来的某一天，让瘫痪病人运用他们的意念指挥某种装置使他们能恢复行走。埋藏在病人大脑中的电极可以把脑中的信号传送到系在腰带上的一个装置里，这个装置又发出命令驱动绑在两条腿上的一对支架。这样当病人想到要走的时候，就走起来了。

助人行走的“神帽”

最近，这个愿望已经初步实现了。科学家开发出一种新的“神帽”系统。有了它，残疾人就能利用自己的思想操纵机动轮椅，自由地行动。

这种“神帽”系统没有采用手术植入的方式，而是采用一个装有许多电极监控器的帽子来监控佩戴者脑电流的活动。实验时，让实验员戴上这个“神帽”，坐在轮椅上想他将要行动的方向，系统就会对一个可操控轮椅的机器人发出指令，叫它如何行动。

“神帽”是怎么解决不埋藏电极而能知道人们的思想呢?秘密就在这顶装有许多电极的帽子里。帽子上密如蛛网的电线将收集到的脑电波信息输往电脑。当使用者的大脑确定向某个特定的方向运动时，就会产生一种特殊形状的脑电波。换句话讲，确定了脑电流图的形状，电脑就清楚地知道使用者所想的指令是什么，电脑软件就可以分析使用者大脑的活动，然后通过无线连接向机器人发出行动指令。

由于一般病人不太愿意接受直接在大脑里埋电极，所以现在许多研究者也在尝试把盘形电极放置在头皮表面，以记录脑电波来控制外界装置。我国清华大学神经工程实验室的科学家已成功地利用脑电来拨打手机和驱动轮椅在室内行驶。