用意念控制機(jī)器人

李忠東

目前，我們可以用遙控器或手機(jī)屏幕操控機(jī)器人，也能夠通過(guò)編程讓它們學(xué)習(xí)如何完成高難度的任務(wù)。那么能不能在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，設(shè)法讓機(jī)器人“讀懂”人心，而人類(lèi)只需用意念就能操控它們呢？雖然這事聽(tīng)起來(lái)不可思議，但肯定在大多數(shù)人的想象中出現(xiàn)過(guò)，在科幻影片中看過(guò)。而不久前，這樣的場(chǎng)景在現(xiàn)實(shí)中真的實(shí)現(xiàn)了。

戴“帽”操控機(jī)器人

美國(guó)麻省理工學(xué)院與波士頓大學(xué)聯(lián)手。開(kāi)發(fā)出了一個(gè)反饋系統(tǒng)，讓機(jī)器人可以讀取人類(lèi)思想。在創(chuàng)建該系統(tǒng)時(shí)，科學(xué)家首先利用腦電圖和肌電圖分別監(jiān)測(cè)大腦活動(dòng)和肌肉活動(dòng)。通過(guò)將這兩者合并，找到了一種更可靠的生物傳感方法，使得系統(tǒng)可以讓機(jī)器人在沒(méi)有被訓(xùn)練過(guò)得情況下為用戶工作。

使用時(shí)，人類(lèi)需要依靠一項(xiàng)特殊的腦電極帽。這頂帽子的作用是讀取和分析人類(lèi)的腦電圖，用戶戴上之后就可以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行操控。機(jī)器人能接收來(lái)自人類(lèi)大腦活動(dòng)的信息，并根據(jù)指令做出相應(yīng)的動(dòng)作。

用意念操控機(jī)器人的原理聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是其中的算法相當(dāng)復(fù)雜。機(jī)器人本身不能直接讀出人類(lèi)的思想，而是依靠背后的反饋系統(tǒng)在運(yùn)作。其中的核心技術(shù)是腦電圖監(jiān)視器，可以對(duì)大腦發(fā)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)算法計(jì)算出人類(lèi)在思考什么，再將指令傳遞給機(jī)器人，它接到指令后既可以進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。

將來(lái)，該系統(tǒng)能通過(guò)思想控制多項(xiàng)任務(wù)，不斷升級(jí)就可以做更復(fù)雜的事情，最終以更直觀的方式完全控制機(jī)器人，讓未來(lái)充滿無(wú)限的可能。

實(shí)時(shí)糾錯(cuò)與人互動(dòng)

在2018年6月26日召開(kāi)的“2018機(jī)器人技術(shù)：科學(xué)和系統(tǒng)”大會(huì)上，美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家公布了這個(gè)新開(kāi)發(fā)的界面系統(tǒng)，用可連接到大腦的系統(tǒng)來(lái)指引機(jī)器人Baxter工作。

機(jī)器人Baxter可以實(shí)時(shí)讀取人類(lèi)腦電波，以便了解人類(lèi)何時(shí)不滿意其行為。當(dāng)它意識(shí)到用戶認(rèn)為自己犯了錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)立即糾正。由于內(nèi)置一套“基本常識(shí)”系統(tǒng)，機(jī)器人Baxter掌握了一基礎(chǔ)動(dòng)作，例如知道移動(dòng)或是放下某個(gè)物體之前，需要將其拿在手里。它還擁有一個(gè)親切友好的界面，既可以給它編程，也可以通過(guò)“演示訓(xùn)練”教會(huì)它做一件事情。用戶可以做出細(xì)微的手勢(shì)，指示機(jī)器人執(zhí)行不同的任務(wù)，比如從地上撿起一串鑰匙放在桌子上。

當(dāng)人類(lèi)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，大腦會(huì)發(fā)出一種名叫“誤差相關(guān)電位”的特定腦信號(hào)。“誤差相關(guān)電位”信號(hào)先被腦電極帽抓取，反饋系統(tǒng)收到后即判斷出“人類(lèi)對(duì)該機(jī)器人的選擇表示不同意”，再把這個(gè)信息傳遞給機(jī)器人。機(jī)器人接收到信號(hào)后就會(huì)“知道”剛剛的選擇是錯(cuò)誤的，于是便顯出“害羞臉紅”，立刻停止正在從事的任務(wù)，等待人類(lèi)的手部動(dòng)作信號(hào)去處理。如果沒(méi)有接收到信號(hào)，機(jī)器人就會(huì)繼續(xù)重復(fù)它此前的動(dòng)作。

由于系統(tǒng)可以使用手勢(shì)和情緒反應(yīng)等指揮，用戶在機(jī)器人損壞東西之前就可以阻止它，甚至可以幫助機(jī)器人在任務(wù)開(kāi)始前對(duì)其任務(wù)進(jìn)行修改。在一次實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)要求機(jī)器人Baxter從飛機(jī)機(jī)身3個(gè)地方挑選一個(gè)地方進(jìn)行鉆孔。由于任務(wù)出現(xiàn)變化，站在附近的人在機(jī)器人工作前向它做手勢(shì)，改變鉆孔位置，以訓(xùn)練機(jī)器人Baxter能很好地執(zhí)行新指令。在另一次實(shí)驗(yàn)中，機(jī)器人拿著線圈擬放進(jìn)左邊顏料盒。當(dāng)用戶用意念加以制止時(shí)，它就需要等待人類(lèi)指示向左或向右的方向才能重新工作，這是機(jī)器人在進(jìn)行復(fù)雜而微妙的通信活動(dòng)時(shí)采取的關(guān)鍵步驟。

有了這成功的實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為接下來(lái)有可能通過(guò)意念讓機(jī)器人Baxter處理更復(fù)雜的任務(wù)，例如訓(xùn)練它與老年人、有語(yǔ)言障礙或行動(dòng)不便的殘疾人互動(dòng)，甚至在口頭交流之前通過(guò)關(guān)注或發(fā)出警報(bào)來(lái)預(yù)防意外。

“當(dāng)你在操控Baxter機(jī)器人時(shí)，所要做的就是心里贊同或不贊同它的行為。沒(méi)有必要去訓(xùn)練自己按照規(guī)定的方式去思考?！毖芯咳藛T還特別指出，“機(jī)器人能讀懂你的手勢(shì)和思維，會(huì)主動(dòng)來(lái)適應(yīng)你，而不是反過(guò)來(lái)要你去適應(yīng)它?！?/p>