人機(jī)交互技術(shù)步入多領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)代

【導(dǎo)讀：計(jì)算機(jī)被公認(rèn)為解決醫(yī)療、教育、科研、環(huán)保等各類重大社會(huì)問(wèn)題不可或缺的重要工具。微軟總裁比爾·蓋茨提出“自然用戶界面”(natural user inteRFace)的概念，并預(yù)言人機(jī)互動(dòng)模式在未來(lái)幾年內(nèi)將會(huì)有很大的改觀，電腦的鍵盤(pán)和鼠標(biāo)將會(huì)逐步被更為自然、更具直覺(jué)性的觸摸式、視覺(jué)型以及聲控界面所代替?！?/p>

自計(jì)算機(jī)以一個(gè)龐然大物的笨拙體態(tài)出現(xiàn)直到現(xiàn)在，它已經(jīng)越來(lái)越緊密地融入了人們的日常生活，并已經(jīng)被公認(rèn)為解決醫(yī)療、教育、科研、環(huán)保等各類重大社會(huì)問(wèn)題不可或缺的重要工具。在從人逐漸適應(yīng)計(jì)算機(jī)再到計(jì)算機(jī)不斷適應(yīng)人的互動(dòng)過(guò)程中，人機(jī)交互技術(shù)也不再局限于鍵盤(pán)輸入、手柄操作，而是以更加新奇的方式出現(xiàn)：手指的微小動(dòng)作、聲波在空氣中的振動(dòng)、眼珠和舌頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，都可以實(shí)現(xiàn)信息傳遞，完成人與機(jī)器之間的“對(duì)話”。

2008年，微軟總裁比爾·蓋茨提出“自然用戶界面”(natural user interface)的概念，并預(yù)言人機(jī)互動(dòng)模式在未來(lái)幾年內(nèi)將會(huì)有很大的改觀，電腦的鍵盤(pán)和鼠標(biāo)將會(huì)逐步被更為自然、更具直覺(jué)性的觸摸式、視覺(jué)型以及聲控界面所代替。而隨著技術(shù)的精進(jìn)，“有機(jī)用戶界面”(organic user interface)也開(kāi)始悄然興起——生物識(shí)別傳感器、皮膚顯示器，乃至大腦與計(jì)算機(jī)的直接對(duì)接，無(wú)疑都將給人類的生活帶來(lái)重大影響。《未來(lái)學(xué)家》雜志5/6月號(hào)刊登的文章，就對(duì)當(dāng)前正在研發(fā)或者已投入商用的各類人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行了盤(pán)點(diǎn)。

觸摸式顯示屏

觸摸式顯示屏在很多領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，最為人熟知的就是安裝在機(jī)場(chǎng)或者商場(chǎng)的Kiosk自助服務(wù)設(shè)備，游客或購(gòu)物者通過(guò)手動(dòng)觸摸屏幕，就可以查詢相關(guān)信息，辦理登機(jī)手續(xù)，甚至購(gòu)買報(bào)紙。

2007年，微軟公司推出了“桌面”(Surface)計(jì)算機(jī)，帶來(lái)了全新的觸摸式人機(jī)交互模式。這款酷似咖啡桌桌面的平板電腦完全摒棄了鼠標(biāo)和鍵盤(pán)，通過(guò)聲音、筆或者觸摸就可以完成編輯、瀏覽圖片或者直接訂餐等操作。其顯示屏隱藏在硬塑料板底下，依靠一套攝像機(jī)系統(tǒng)捕捉人發(fā)出的指令動(dòng)作，然后進(jìn)行分析、理解并加以執(zhí)行。更令人稱奇的是，只要將手機(jī)、播放器等物品放到其表面，電腦就能自動(dòng)識(shí)別并進(jìn)行文件傳輸。由于“桌面”計(jì)算機(jī)的屏幕可以分割，并且使用了多點(diǎn)觸控技術(shù)，可方便多達(dá)10個(gè)用戶同時(shí)使用。

而今年6月，“桌面”將迎來(lái)一個(gè)強(qiáng)勁對(duì)手，索尼公司計(jì)劃推出一款名為AtracTable的茶幾電腦與之一較高下。AtracTable也可以與放在它表面的手機(jī)等設(shè)備進(jìn)行交流互動(dòng)。另外，該款電腦中還集成了年齡、性別、情緒等分析系統(tǒng)，可以智能識(shí)別使用對(duì)象。索尼的目標(biāo)是將之推廣到各種使用環(huán)境，包括游戲行業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療市場(chǎng)和零售業(yè)等。

柔性顯示屏

超薄、超輕的柔性顯示屏已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，很快就會(huì)進(jìn)入市場(chǎng)“打江山”。很多評(píng)論人士認(rèn)為，使用能夠隨意折疊卷曲的柔性顯示屏制造的電子書(shū)就是未來(lái)的紙張。

目前電子書(shū)閱讀器的柔性顯示屏有多種類型，其中包括可以主動(dòng)發(fā)光但卻會(huì)給讀者的眼睛帶來(lái)刺激和傷害的有機(jī)發(fā)光二極管(LOED)顯示屏、需要使用背景光的液晶顯示屏(LCD)、以及用在亞馬遜Kindle電子書(shū)閱讀器上的由美國(guó)E-Ink公司利用電泳顯示技術(shù)制造的電子紙。

不同的顯示技術(shù)之間各有優(yōu)劣，因而擁有不同的應(yīng)用市場(chǎng)，比如，LOED顯示屏的刷新率更快，而E-Ink公司的電子紙則更加節(jié)能。在將來(lái)，報(bào)紙、雜志甚至服裝、墻面都可以變成顯示屏，向我們展示一幅幅動(dòng)態(tài)畫(huà)面。

3D顯示器

盡管3D電影早在90年前就已經(jīng)問(wèn)世，但2010年才算是真正的“3D元年”，索尼、松下和其他廠商紛紛宣布自己生產(chǎn)的3D電視機(jī)年內(nèi)即可上市銷售，將3D影像從電影院搬進(jìn)客廳已是指日可待。

目前的3D電視機(jī)仍然需要觀眾佩戴特制的眼鏡才可以收看節(jié)目。眼鏡的規(guī)格大致分為主動(dòng)式快門(mén)3D眼鏡和偏光3D眼鏡兩種，并且沒(méi)有通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由各廠商自行研制。

雖然產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為，近期3D電影在全球票房大賣，預(yù)示著家庭市場(chǎng)已經(jīng)做好了迎接3D的準(zhǔn)備，不過(guò)，普通觀眾是否能夠忍受連續(xù)好幾個(gè)小時(shí)戴著特制眼鏡看電視還是個(gè)未知數(shù)。而據(jù)專家預(yù)測(cè)，無(wú)需佩戴眼鏡就可收看節(jié)目的3D電視機(jī)大概還要再等10年左右才會(huì)推向市場(chǎng)。

視網(wǎng)膜顯示器

視網(wǎng)膜顯示器能夠通過(guò)低強(qiáng)度激光或者發(fā)光二極管直接將影像投射到使用者的視網(wǎng)膜上，具有不遮擋視野的特點(diǎn)。

這一概念是在20多年前提出的，但直到近些年來(lái)技術(shù)進(jìn)步才讓各種不同的視網(wǎng)膜顯示變得可行。比如邊發(fā)射發(fā)光二極管，其比面發(fā)射發(fā)光二極管的光輸出功率大，但比激光的功率要求低，將其應(yīng)用于視網(wǎng)膜顯示器，可提供一個(gè)亮度更高而成本更低的選擇。與傳統(tǒng)顯示器相比，視網(wǎng)膜顯示器的亮度-功率比更高，能耗也會(huì)相應(yīng)地大幅降低。

視網(wǎng)膜成像的應(yīng)用前景非常廣闊，比如車載平視顯示器，可將重要的駕駛信息投射在汽車的前風(fēng)擋玻璃上，司機(jī)平視就可以看到，從而可以提高行車安全;此外還可為執(zhí)行軍事任務(wù)的士兵提供最優(yōu)路徑和戰(zhàn)術(shù)信息，并且在醫(yī)療手術(shù)、浸入式游戲行業(yè)也大有作為。日本兄弟公司曾在2005年的日本“愛(ài)知世博會(huì)”上展示了全球首款視網(wǎng)膜顯示器。該公司最近宣布，計(jì)劃于今年發(fā)布一款使用紅光、綠光和藍(lán)光激光二極管的商用視網(wǎng)膜成像顯示器。

地理空間跟蹤

地理空間跟蹤的應(yīng)用潛力才剛剛開(kāi)始展現(xiàn)，在未來(lái)幾年中有望取得巨大的技術(shù)進(jìn)步。智能手機(jī)配備的全球定位系統(tǒng)、定向儀和加速度計(jì)可以提供足夠多的信息，來(lái)幫助使用者確定大概地點(diǎn)和方向。而技術(shù)的改進(jìn)將有可能使跟蹤的精度提高到誤差不超出1毫米。

很多針對(duì)手機(jī)開(kāi)發(fā)的現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)應(yīng)用，如基于位置的營(yíng)銷、旅游幫助和社交網(wǎng)絡(luò)等，都使用了地理空間數(shù)據(jù)，可以提供基于使用者所處方位的關(guān)聯(lián)信息。在未來(lái)幾年內(nèi)，隨著跟蹤定位精度進(jìn)一步提高以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步提速，這塊市場(chǎng)將會(huì)大幅增長(zhǎng)。

動(dòng)作識(shí)別

動(dòng)作識(shí)別是一項(xiàng)正在發(fā)展中的技術(shù)，在很多方面都可得到應(yīng)用，如可穿戴式計(jì)算機(jī)、隱身技術(shù)、浸入式游戲以及情感計(jì)算(一種可對(duì)人類的情感進(jìn)行偵測(cè)、分類、組織和回應(yīng)的系統(tǒng)或應(yīng)用，可以幫助使用者獲得高效而又親切的感覺(jué))等。過(guò)去大部分動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)重點(diǎn)分析的是臉部和手部的動(dòng)作，不過(guò)現(xiàn)在，研發(fā)人員也開(kāi)始將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到身體姿勢(shì)、步態(tài)和其他行為舉止上來(lái)。

一些具有動(dòng)作識(shí)別能力的控制設(shè)備已經(jīng)達(dá)到了消費(fèi)者水平，比如任天堂的游戲主機(jī)Wii，其主要控制器Wii Remote作為單手操作的遙控器最主要的特色就是其配備了運(yùn)動(dòng)傳感器，可以對(duì)移動(dòng)和傾斜動(dòng)作作出判斷，將玩家手臂、手腕以及手的動(dòng)作真實(shí)地反映在游戲中，從而與電視熒幕上的虛擬物件產(chǎn)生互動(dòng)。

與此同時(shí)，動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)也開(kāi)始進(jìn)入醫(yī)療領(lǐng)域，醫(yī)生無(wú)需觸碰鍵盤(pán)或者屏幕就可以操控?cái)?shù)字影像。

觸覺(jué)交互

觸覺(jué)交互已成為人機(jī)交互領(lǐng)域的最新技術(shù)，其可借助人的觸感，產(chǎn)生一種虛擬現(xiàn)實(shí)的效果。觸碰可以產(chǎn)生多種不同的感受，包括輕碰、重碰、壓力、疼痛、顫動(dòng)、熱和冷，因此人工模擬這些感受的方式也各異。

觸覺(jué)交互技術(shù)已經(jīng)開(kāi)辟了多種可能的應(yīng)用領(lǐng)域，包括虛擬現(xiàn)實(shí)、遙控機(jī)器人、遠(yuǎn)程醫(yī)療、工作培訓(xùn)、基于觸覺(jué)的三維模型設(shè)計(jì)等。而在電子商務(wù)方面，觸覺(jué)交互也能夠發(fā)揮重要作用。比如，顧客在網(wǎng)上購(gòu)買服裝之前，可以先感知一下衣料的質(zhì)地，然后再做決定。

日本東京大學(xué)的研究人員正在開(kāi)發(fā)一個(gè)被稱為“觸覺(jué)雷達(dá)”(Haptic Radar)的項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)使用者周圍幾米內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，然后將相關(guān)信息轉(zhuǎn)換成顫動(dòng)或者其他感官刺激傳達(dá)給使用者，從而提高其對(duì)空間的感知能力。對(duì)于失明的人來(lái)說(shuō)，這種觸覺(jué)雷達(dá)可以讓他們?cè)谛凶哌^(guò)程中避免與身邊的人或者物體相撞。

隨著技術(shù)進(jìn)步，觸覺(jué)交互最終或許可以讓我們擁有之前從未曾體會(huì)過(guò)的一些感受。

可觸式(實(shí)體)用戶界面

可觸式(實(shí)體)用戶界面是自然用戶界面的一種，這種設(shè)備的奇妙之處在于，它集合了多種功能于一體，比如手機(jī)、照相機(jī)、遙控器等，并且會(huì)隨時(shí)“變身”，而這完全取決于用戶抓握它的方式。

麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室去年推出了一個(gè)名為“肥皂塊”(bar of soap)的裝置，其外形與一塊洗衣皂相差無(wú)幾，但是，如果用戶像拿手機(jī)一樣拿著它，它就會(huì)變換出一個(gè)帶健區(qū)的觸摸屏;如果像拿照相機(jī)一樣拿著它，它又會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為液晶取景器。其中的奧秘就是“肥皂塊”帶有的一個(gè)三軸加速計(jì)和72個(gè)表面?zhèn)鞲衅?，可以追蹤用戶手指位置以及自己所處的位置，然后判斷?yīng)該“變身”為手機(jī)、照相機(jī)、遙控器、掌上電腦還是游戲機(jī)。

而麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的另一個(gè)發(fā)明，是一款與曲奇餅差不多大的計(jì)算機(jī)，被稱為Siftable。其雖然個(gè)頭小，卻同樣擁有圖形顯示、鄰域檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)感應(yīng)和無(wú)線通信功能。如果將多個(gè)Siftable排列組裝，就可以實(shí)現(xiàn)多種不同的交互應(yīng)用，比如數(shù)學(xué)游戲、音樂(lè)創(chuàng)作、色彩混合、圖片整理或者情節(jié)串聯(lián)圖板游戲等，這對(duì)激發(fā)孩子的學(xué)習(xí)熱情大有幫助。

語(yǔ)音識(shí)別

能夠直接與機(jī)器交談的能力在很多領(lǐng)域都會(huì)具有巨大的應(yīng)用潛力。如果雙手可以因語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)得到“解放”，開(kāi)車，修理發(fā)動(dòng)機(jī)，烹飪一道美餐，或者實(shí)施一臺(tái)手術(shù)，這些活動(dòng)都能夠從中獲益。

目前，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于呼叫路由、家庭自動(dòng)化、語(yǔ)音撥號(hào)以及數(shù)據(jù)錄入等服務(wù)。針對(duì)國(guó)際旅行者的語(yǔ)言對(duì)語(yǔ)言翻譯器已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)，大概再過(guò)幾年，人們就能買到全球通用的實(shí)時(shí)翻譯器了。[!--empirenews.page--]

無(wú)聲語(yǔ)音(默讀)識(shí)別

通過(guò)默讀識(shí)別，使用者不需要發(fā)出聲音，系統(tǒng)就可以將喉部聲帶動(dòng)作發(fā)出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音，從而破譯人想說(shuō)的話。但該技術(shù)目前尚處于初級(jí)研發(fā)階段。

在嘈雜喧鬧的環(huán)境里、水下或者太空中，無(wú)聲語(yǔ)音識(shí)別是一種有效地輸入手段，有朝一日可被飛行員、救火隊(duì)員、特警以及執(zhí)行特殊任務(wù)的部隊(duì)所運(yùn)用。研究人員也在嘗試?yán)脽o(wú)聲語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)來(lái)控制機(jī)動(dòng)輪椅車。對(duì)于有語(yǔ)言障礙的人士，無(wú)聲語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)還可以通過(guò)高效的語(yǔ)音合成，幫助他們同外界交流。如果這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展成熟，將來(lái)人們網(wǎng)上聊天時(shí)就可以不必再敲鍵盤(pán)。

美國(guó)宇航局艾姆斯研究中心正在開(kāi)發(fā)一套無(wú)聲語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)。研究人員表示，當(dāng)一個(gè)人默念或者低語(yǔ)時(shí)，不論有沒(méi)有實(shí)際的唇部和臉部動(dòng)作，都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)信號(hào)。他們開(kāi)發(fā)的這套識(shí)別系統(tǒng)在人體下巴和喉結(jié)兩側(cè)固定鈕扣大小的特殊傳感器，可以捕獲大腦向發(fā)聲器官發(fā)出的指令并將這些信號(hào)“閱讀”出來(lái)。這套系統(tǒng)最終將會(huì)整合進(jìn)宇航員的艙外活動(dòng)航天服上，宇航員可以通過(guò)它向儀器或機(jī)器人發(fā)送無(wú)聲指令。該項(xiàng)目首席科學(xué)家恰克·喬金森表示，幾年之后，無(wú)聲語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)就能夠進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用。

眼動(dòng)跟蹤

眼動(dòng)跟蹤的基本工作原理是利用圖像處理技術(shù)，使用能鎖定眼睛的特殊攝像機(jī)連續(xù)地記錄視線變化，追蹤視覺(jué)注視頻率以及注視持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短，并根據(jù)這些信息來(lái)分析被跟蹤者。

越來(lái)越多的門(mén)戶網(wǎng)站和廣告商開(kāi)始追捧眼動(dòng)跟蹤技術(shù)，他們可以根據(jù)跟蹤結(jié)果了解用戶的瀏覽習(xí)慣，合理安排網(wǎng)頁(yè)的布局特別是廣告的位置，以期達(dá)到更好的投放效果。德國(guó)Eye Square公司發(fā)明的遙控眼動(dòng)跟蹤儀，可擺放在電腦屏幕前或者鑲嵌在屏幕上，借助紅外技術(shù)和樣本識(shí)別軟件的幫助，就能記錄用戶視線目光的轉(zhuǎn)移。該眼動(dòng)跟蹤儀已在廣告、網(wǎng)站、產(chǎn)品目錄、雜志效用測(cè)試和模擬研究領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用。

由于眼動(dòng)跟蹤能夠代替鍵盤(pán)輸入、鼠標(biāo)移動(dòng)的功能，科學(xué)家據(jù)此研發(fā)出了可供殘疾人使用的計(jì)算機(jī)，使用者只需將目光聚集在屏幕的特定區(qū)域，就能選擇郵件或者指令。未來(lái)的可穿戴式電腦也可以借助眼動(dòng)跟蹤技術(shù)，更加方便地完成輸入操作。

電觸覺(jué)刺激

通過(guò)電刺激實(shí)現(xiàn)觸覺(jué)再現(xiàn)，可以讓盲人“看見(jiàn)”周圍的世界。

英國(guó)國(guó)防部已經(jīng)推出了一款名為BrainPort的先進(jìn)儀器，這種裝置能夠幫助失明者用舌頭來(lái)獲知環(huán)境信息。

BrainPort配有一副裝有攝像機(jī)的眼鏡，一根由細(xì)細(xì)電線連接的“棒棒糖”式塑料感應(yīng)器和一部手機(jī)大小的控制器?？刂破鲿?huì)將拍攝到的黑白影像變成電子脈沖，傳到盲人使用者口含的感應(yīng)器之中，脈沖信號(hào)刺激舌頭表面的神經(jīng)，并由感應(yīng)器上的電極傳到大腦，大腦就會(huì)將感知到的刺激轉(zhuǎn)化成一幅低像素的圖像，從而讓盲人清楚地“看到”各種物體的線條及形狀。該裝置的首個(gè)試用者、失明的英國(guó)士兵克雷格·盧德伯格現(xiàn)在已經(jīng)能夠在不靠外力輔助的情況下獨(dú)立行走，進(jìn)行正常閱讀，并且他還成為了英格蘭國(guó)家盲人足球隊(duì)的一員。

從理論上來(lái)說(shuō)，指尖或者身體的其他部位也能夠像舌頭一樣被用來(lái)實(shí)現(xiàn)觸覺(jué)再現(xiàn)，并且隨著技術(shù)進(jìn)步，大腦所感知到的圖像的清晰度將大幅提高。在將來(lái)，還可經(jīng)由可見(jiàn)光譜之外的脈沖信號(hào)來(lái)刺激大腦形成圖像，從而產(chǎn)生很多新奇的可能，比如應(yīng)用在可見(jiàn)度極低的海域使用的水肺潛水裝置。

仿生隱形眼鏡

數(shù)十年來(lái)，隱形眼鏡一直是一種用于矯正視力的工具，而現(xiàn)在，科學(xué)家希望將電路集成在鏡片上，打造出功能更強(qiáng)大的超級(jí)隱形眼鏡，它既可以讓佩戴者擁有將遠(yuǎn)處物體“拉近放大”的超級(jí)視力，顯示出全息圖像和各種立體影像，甚至還可以取代電腦屏幕，讓人們隨時(shí)享受無(wú)線上網(wǎng)的樂(lè)趣。

美國(guó)華盛頓大學(xué)電子工程系的科學(xué)家們就利用自組裝技術(shù)，使納米大小的細(xì)粉狀金屬成分在聚合體鏡片上“自我裝配”成微電路，成功地將電子電路與人造晶體結(jié)合在一起。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人巴巴克·帕維茲稱，仿生隱形眼鏡使用了現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)，可以讓虛擬圖像同人的視野所及之處的真實(shí)景象相疊加，這將完全改變?nèi)伺c人之間、人與周圍環(huán)境互動(dòng)的方式。一旦最后設(shè)計(jì)成功，它可以把遠(yuǎn)處的物體放大到眼前，可以讓電游玩家仿佛親身進(jìn)入到虛擬的“游戲世界”中，也可以讓使用者通過(guò)只有自己能看到的“虛擬屏幕”無(wú)線上網(wǎng)。

由于這種隱形眼鏡會(huì)始終與人體體液保持接觸，其也可被用作非侵入式的人體健康監(jiān)測(cè)儀，比如監(jiān)測(cè)糖尿病人體內(nèi)胰島素水平。帕維茲預(yù)測(cè)，類似的監(jiān)測(cè)儀器在5年到10年內(nèi)就可能面世。

人機(jī)界面

人機(jī)界面也被稱為“腦機(jī)接口”，它是在人或動(dòng)物腦(或者腦細(xì)胞的培養(yǎng)物)與外部設(shè)備之間建立的直接連接通路，即使不通過(guò)直接的語(yǔ)言和行動(dòng)，大腦的所思所想也可以借由這條通路向外界傳達(dá)。

人機(jī)界面分為非侵入式和侵入式兩種。在非侵入式人機(jī)界面中，腦電波是通過(guò)外部方式讀取的，比如放置在頭皮上的電極可以解讀腦電圖活動(dòng)。以往的腦電圖掃描需要使用導(dǎo)電凝膠仔細(xì)地固定電極，獲得的掃描結(jié)果才會(huì)比較準(zhǔn)確，不過(guò)現(xiàn)在技術(shù)得到改進(jìn)后，即使電極的位置不那么精準(zhǔn)，掃描也能夠?qū)⒂杏玫男盘?hào)撿取出來(lái)。其他的非侵入式人機(jī)界面還包括腦磁圖描記術(shù)和功能磁共振成像等。

為了幫助有語(yǔ)言和行動(dòng)障礙的病患，美國(guó)、西班牙和日本的研究人員近年來(lái)已經(jīng)相繼開(kāi)
發(fā)出了“意念輪椅”，這些裝置都是利用外部感應(yīng)器來(lái)截獲患者大腦發(fā)出的神經(jīng)信號(hào)，然后將信號(hào)編碼傳遞給電腦，再由電腦分析并合成語(yǔ)言或形成菜單式操控界面，來(lái)“翻譯”患者的需求，并讓輪椅按照這些需求為患者服務(wù)，讓他們真正做到“身隨心動(dòng)”。

去年4月，美國(guó)威斯康星州立大學(xué)麥迪遜分校的生物醫(yī)學(xué)博士生亞當(dāng)·威爾遜戴上自己研制的一種新型讀腦頭盔，然后想了一句話：“用腦電波掃描發(fā)送到Twitter上去?！庇谑沁@句話出現(xiàn)在了他的微博上。由于技術(shù)限制，該設(shè)備每分鐘只能輸入10個(gè)字母，但卻顯示了可觀的應(yīng)用前景。閉鎖綜合征患者(意識(shí)清醒，對(duì)語(yǔ)言的理解無(wú)障礙，但因身體不能動(dòng)，不能言語(yǔ)，常被誤認(rèn)為昏迷的病人)和四肢癱瘓者都有望依靠大腦“書(shū)寫(xiě)”文字、控制輪椅移動(dòng)來(lái)重新恢復(fù)部分功能。

而侵入式人機(jī)界面的電極是直接與大腦相連的。到目前為止，侵入式人機(jī)界面在人身上的應(yīng)用僅限于神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)，通過(guò)適當(dāng)?shù)拇碳ぃ瑤椭軇?chuàng)的大腦恢復(fù)部分機(jī)能，比如可以再現(xiàn)光明的視網(wǎng)膜修復(fù)，以及能夠恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能或者協(xié)助運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元修復(fù)等。科學(xué)家還嘗試在全身癱瘓病患的大腦中植入芯片，并成功利用腦電波來(lái)控制電腦，畫(huà)出簡(jiǎn)單的圖案。

美國(guó)匹茲堡大學(xué)去年在開(kāi)發(fā)用大腦直接控制的義肢上取得了重大突破。研究人員在兩只猴子大腦運(yùn)動(dòng)皮層植入了薄如發(fā)絲的微型芯片，這塊芯片與做成人手臂形狀的機(jī)械義肢無(wú)線連接。芯片感受到的來(lái)自神經(jīng)細(xì)胞的脈沖信號(hào)被電腦接收并分析，最終可轉(zhuǎn)化為機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，這套系統(tǒng)行之有效。猴子通過(guò)思維控制機(jī)械手臂抓握、翻轉(zhuǎn)、拿取，行動(dòng)自如地完成了進(jìn)食動(dòng)作。

除了醫(yī)療領(lǐng)域，人機(jī)界面還有很多令人驚嘆的應(yīng)用。比如家庭自動(dòng)化系統(tǒng)，可以根據(jù)是誰(shuí)在房間里面而自動(dòng)調(diào)節(jié)室溫;當(dāng)人入睡之后，臥室的燈光會(huì)變暗或者熄滅;如果有人中風(fēng)或者突發(fā)其他疾病，會(huì)立即呼叫護(hù)理人員尋求幫助。

到目前為止，大部分人機(jī)界面都采用的是“輸入”方式，即由人利用思想來(lái)操控外部機(jī)械或設(shè)備。而由人腦來(lái)接收外部指令并形成感受、語(yǔ)言甚至思想還面臨著技術(shù)上的挑戰(zhàn)。

不過(guò)，神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)方面的一些應(yīng)用，比如人工耳蝸和人造視覺(jué)系統(tǒng)的植入，可能開(kāi)創(chuàng)出一條新思路：有一天科學(xué)家或許能夠通過(guò)與我們的感覺(jué)器官相連，從而控制大腦產(chǎn)生聲音、影像乃至思想。但與此同時(shí)，隨著各種與人類神經(jīng)系統(tǒng)掛鉤的機(jī)械裝置變得越來(lái)越精巧復(fù)雜、應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛、并且逐步擁有遠(yuǎn)程無(wú)線控制功能時(shí)，安全專家們就要擔(dān)心“黑客入侵大腦”的事件了。