人机融合———未来世界的宏伟蓝图

2013-04-21苏童辑

发明与创新 2013年26期

文　苏童辑

人机融合———未来世界的宏伟蓝图

文苏童辑

人类的明天将是什么样?这是我们一直都很关注的话题。结合现代机器人的一些发展趋势,未来学家和机器人专家纷纷表示,人机融合是未来人类发展的一大趋势。

2002年,英国里丁大学工程系统学院凯文·沃维克教授撰写了一本学术著作《我,生化机器人》。沃维克在这本书中指出,人们身上的一些器官可以更换成由电子设备控制的机器。其实,早在1998年,沃维克就把自己“变”成了一个生化机器人,他在自己手臂中植入了一块芯片,从那以后便可以用意念直接控制机械手臂,甚至能通过互联网遥控使千里之外的机械手抓握一颗葡萄。

目前,全球共有6.5亿残疾人,约占世界总人口的10%。其实不只是残疾人,老年人也希望自己有一个健康的身体,因为老年人的部分身体器官也因衰老而渐渐失去正常机能。在许多科幻故事中,残疾和年迈在未来不再是一种难以逾越的困境,因为智能机械可以为人们解决这个难题。就像修复现今的各种机器一样,未来人们也可以完美地修复自己的身体,腿坏了换腿,心脏功能衰竭了换个心脏,甚至连大脑都可以换,只要能够复制记忆。

仿生人体器官

如果想要抵御疾病和延缓衰老,一种重要的方法就是开发性能更好的人造器官。现在的人造器官主要有3种：机械性人造器官、半机械性半生物性人造器官、生物性人造器官。机械性人造器官是用完全没有生物活性的高分子材料和电子元件仿造一个器官,并借助电池作为器官的动力。

近年来,日本政府推行一项被称为“人体建筑”的、用纳米技术开发人造器官计划。研究人员首先要研制能和人类感觉器官相媲美的传感器,把这些传感器制成薄膜状或纤维状植入人体并通过神经与脑相连,就能处理大量信息。目前,研究人员已经利用纳米技术研制出人造皮肤和血管。

半机械性半生物性人造器官将电子技术与生物技术结合起来。在德国,已经有8位肝功能衰竭的患者接受了人造肝脏的移植。这种由匹兹堡大学开发出的复杂人造肝脏是电子技术在医学前沿的一次开拓。它将人体活组织、人造组织、芯片和微型马达奇妙地组合在一起,既非传统的人体器官,亦非纯粹的机器器官。预计在今后10年内,这种仿生器官就能得到广泛应用。

目前,人们用的所有人造器官都不如自己的原有器官,更多的是像一种掩饰残疾的“装饰品”。为什么会出现这种情况?因为人造器官不能和身体完美地融合在一起,大脑也不能自如地指挥人造器官。

尽管如此,科学家在人造器官领域所做的努力还是让人们看到了希望。比如,智能仿生人体器官有望改变现有人造器官的不足。虽然仿生人体器官也只是一种机器,但它是一种尽可能模仿人体原有器官结构和功能的机器,机器中的精密电子装置甚至能够把接收到的外界信号传递给大脑,并对大脑发出的指令做出反应。

未来还可能有一些微型机器人进入人体,为人们的健康服务。这些机器人在人体内忙忙碌碌,帮助人们消化食物,疏通血管中的淤积物,清理肠道中的垃圾,把药物输送到指定部位,甚至直接杀死各种病原体。也就是说,未来人体内不但有不少有益菌帮助我们维护健康,还有数以亿计的微型机器人。它们和细菌差不多大,按照功能分成数百种。每种微型机器人可以像细菌一样利用人体内的营养物质进行自我繁殖,并按照电脑设计的程序维持在一定数量范围内。

科学家进行人机融合的终极目标之一可能是想通过把人完全变成机器人而让人类实现永生。

提升行动能力

机械人造器官不仅可以抵御疾病和衰老,还可以让人变得更强大。在科幻影片《钢铁侠》中,托尼虽然没有影片《超人》中的肯特那样有外星人的血统,他却依靠先进的动力铁甲让自己有了超人般的能力。铁甲装赋予托尼强大的飞行能力,装甲中的喷射推进器足以让他拖着一整列火车前进。

除此之外,铁甲装可以完全与外界隔离,让托尼能在真空或海底行动。它还具备内建的维生系统,可隔绝放射线。如果有导弹来袭,它可以射出红外线干扰球,将导弹提前引爆。铁甲装的操控系统相当智能,可以直接读取主人公的脑电波。

目前,一些可以为人们助力的动力装甲已经出现,更高级的动力装甲还在开发之中。

你能想象未来眨眼就能上网吗?在不少科幻影片中,剧中角色随时随地都可用超薄电脑上网。美国华盛顿大学西雅图分校的帕尔维兹教授试图让这种设想变成可能,他正在研究一款可以上网的隐形眼镜。这种眼镜上排列着多个透明的LED显示屏,不会妨碍正常的视觉需求。

当人们需要上网时,只需要按照预定的模式眨一下眼睛,上网功能就会启动,多个显示屏组合成一个大的显示屏,让用户可以看到网络上的文字和图像,搜索功能可以由声控完成,更先进的设计则是由脑电波直接指挥。

帕尔维兹教授相信,具有实用功能的上网隐形眼镜将在20年后出现。

让机器读懂人们的心思是未来人机融合研究的一个重点,也是限制人机融合发展的瓶颈之一。目前有两种方法可以让机器读懂人们的心思：一种方法是把电子设备和神经系统末梢连接起来,直接接收来自神经系统的电子信号,这是大多数智能人造器官研究所采用的方法;另一种方法是读取脑电波,这是不少科幻影片中的“读心仪器”所采用的方法。