我国将启动首次太空脑-机交互实验

新华社天津9月17日电(记者胡春燕、中国青年报记者金英)宇航员在太空中“用大脑”可以“指挥”各种行动。只有科幻电影才能看到的场景可能会变成现实。

随着中国第一个真实空间实验室天宫二号的成功发射，天津大学神经工程团队设计开发的在轨脑机交互、脑负荷、视觉功能等神经工效学测试系统也一同进入太空，第一个空间脑机交互实验也将发射。“脑-机互动将是未来人机交流互动的最高形式。”负责该项目的天津大学精细机械学院教授董明表示，脑-机交互已被列为美国支持的最优先颠覆性创新技术之一。“这将是一次太空脑机互动实验之旅，中国人将在欧洲和美国之前踏上这一旅程。”

在天宫二号上测试的神经人机工程测试系统拥有64项授权国家发明专利和1项软件版权，是天宫“智”建设的自主知识产权技术集群。天达神经工程团队长期从事新一代脑机互动的基础理论和关键技术研究，旨在帮助老年人、残疾人和特殊人群。他们先后设计了纯精神控制的人工神经机器人系统“沈工一号”和“沈工二号”，适用于全肢体中风康复，并已在多家医院成功测试。它们被评为“中国未来可能改变的十大科技成果之一”，有力地推动了新兴脑-机交互技术在临床康复领域的发展和应用。

在载人航天实验室的这次任务中，“沈工”技术将有助于“天宫二号”空间实验室宇航员的中期空间常驻验证，这是“天宫二号”空间人因工程的一个关键项目。

为什么我们应该在太空中带头进行脑-机交互研究？“从宏观上来说，人脑被称为‘三磅宇宙’，因为它的复杂性和神秘性。探索宇宙与探索大脑有着天然的联系。”明东说，宇航员在太空环境中完成复杂任务的能力非常有限。脑-机交互不能依靠周围神经和运动系统，将宇航员的思维活动转化为操作指令，同时监控宇航员的精神负荷和其他神经功能状态，实现人机相互适应，减轻工作负荷。这是最理想的人机交互模式。

通过心理负荷和视觉功能测试系统，可以实时获取和分析宇航员在任务过程中与感觉(视觉)和认知(心理负荷)功能相关的生理信息变化。在轨脑机交互系统根据空间飞行过程中的各种约束条件，开发了适用于在轨环境的高识别、高稳定的脑机交互自适应检测设备和处理技术，构建了高度个性化的航天员脑机接口辨别模型，设计了脑机特征增强诱导训练策略，优化了脑机特征与系统模型的耦合效率，大大提高了脑机在线操作的工作效率。

“这是我们团队第一次参加太空任务。老师和学生都努力学习，积累了宝贵的经验。”明东表示，2012年3月，天津大学神经工程团队与中国航天员中心人因工程重点实验室正式签署战略合作协议，致力于中国在轨脑机交互设备和技术的研发，其间进行了多项原则论证和可行性研究。特别是在过去的一年里，该团队先后完成了五个所需软硬件子项目的开发和调试，进行了近1000次基础人体实验，最终通过了航天员中心的严格评估。

董鸣曾经通过纪录片《生命密码:三磅宇宙》向世界解释了人机交互的激动人心的科技成就。“我们恰当地称这一计划为‘天地一体’或‘太空努力’，因为它可以让地面上的机器人成员传达几千英里以外和太空之上的宇航员的一些想法。”明东说，“如果这个计划成功，我希望它能吸引更多的人关注脑-机交互技术和中国尖端神经科学技术的发展。”