多年來，美國國防部下的高級研究計劃署（簡稱DARPA）一直在研究如何為身體或大腦存在殘疾的士兵提供技術(shù)解決方案。在這方面，DARPA已經(jīng)資助了很多相關(guān)的研究項目，比如能夠與神經(jīng)系統(tǒng)相連接的假肢，以及能夠治療創(chuàng)作后應(yīng)激障礙的大腦植入物等等。

隨著部隊的作戰(zhàn)方式逐漸發(fā)生變化，DARPA的研究方向也做出了相應(yīng)調(diào)整。在日前的DARPA六十周年慶典上，有發(fā)言人描述了神經(jīng)科學(xué)研究的下一個方向，即為健康士兵提供“超能力”的技術(shù)。

DARPA最新的神經(jīng)項目主管Al Emondi表示：“戰(zhàn)士們需要新的方式與機器進(jìn)行連接與互操作。但到目前為止，大多數(shù)技術(shù)都需要以手術(shù)方式實現(xiàn)。我們希望能夠探尋出新的實現(xiàn)方法。”

據(jù)介紹，下一代無手術(shù)神經(jīng)計劃（簡稱N3）重點在于探索在不對人體進(jìn)行布線或植入的前提下，在大腦與外部機器之間傳輸高保真信號。該項計劃于今年3月公布，Emondi目前正在挑選符合計劃資助要求的研究人員。他在接受采訪時表示，預(yù)計選擇結(jié)果將在2019年年初正式公布。

DARPA生物技術(shù)辦公室主任Justin Sanchez表示，N3計劃帶來的概念驗證技術(shù)也有望以消費品的形式出現(xiàn)。他認(rèn)為，“這將催生出新的產(chǎn)業(yè)。”

目前，N3計劃的研究方向主要是兩個：其一，開發(fā)研究完全無需植入的技術(shù)；其二，開發(fā)“微侵入”式技術(shù)。

下面對這兩類技術(shù)做一點解釋：

完全無侵入式技術(shù)

事實上，在DARPA之外，目前已經(jīng)存在了大量非侵入式神經(jīng)技術(shù)。例如將計算機簡單旋轉(zhuǎn)在頭皮上以繪制腦電圖，這種技術(shù)數(shù)十年來一直用于讀取大腦信號，或者通過顱直流電刺激進(jìn)行抑郁癥治療或提高運動能力。

但Sanchez表示，這些現(xiàn)有技術(shù)無法為DARPA設(shè)想的應(yīng)用場景提供足夠精確的傳輸能力。N3計劃旨在實現(xiàn)新的非侵入式技術(shù)，它將匹配目前僅可通過嵌入腦組織植入的電極實現(xiàn)與神經(jīng)元的直接對接——當(dāng)神經(jīng)元被“激發(fā)”時，裝置即可記錄電信號活動或觸發(fā)射擊等其它操作。

N3計劃要求非侵入式技術(shù)能夠讀取信號，并將信息寫入1立方毫米體積的腦組織內(nèi)，這整個過程需要在10毫秒內(nèi)完成。為了在頭骨隔斷的情況下實現(xiàn)上述目標(biāo)，Emond表示研究人員必須以新的方法檢測神經(jīng)活動。對此，他提出了以下疑問：“當(dāng)某一神經(jīng)元被激發(fā)時，其反射率就會發(fā)生改變——我們能否捕捉到對應(yīng)的光學(xué)信號？此外，在激發(fā)時，其實際上會發(fā)出聲波——我們能否捕捉到這一聲學(xué)信號？”他表示，這正是難點所在。

微侵入式技術(shù)

這一概念由DARPA提出，旨在與“微創(chuàng)”概念區(qū)別開來——微創(chuàng)在醫(yī)學(xué)上通常代表著內(nèi)腔鏡手術(shù)方法。但DARPA認(rèn)為，他們所研究的大腦對接技術(shù)應(yīng)該不需要這種小型切口。

相反，微侵入式技術(shù)主要通過注射藥劑、藥丸甚至鼻腔噴霧的形式進(jìn)入體內(nèi)。Emondi設(shè)想，可以旋轉(zhuǎn)在神經(jīng)元內(nèi)部的“納米換能器”，使其能夠在電子信號發(fā)射時將電信號轉(zhuǎn)換成可通過顱骨捕捉到的其它類型的信號。

據(jù)透露，在這項為期四年的計劃結(jié)束時，DARPA希望所有研究人員都能夠通過“國防相關(guān)任務(wù)”的形式演示其技術(shù)成果。例如，演示者可能會利用大腦信號來駕駛無人機或控制戰(zhàn)斗機模擬器（作為一名癱瘓的女性，Jan Scheuermann于2015年就利用腦部植入物實現(xiàn)了這一操作）。

當(dāng)被問及這種技術(shù)的主要應(yīng)用時，Emondi表示他希望能夠?qū)⑦@種技術(shù)應(yīng)用于“主動網(wǎng)絡(luò)防御”方面——即利用這項技術(shù)讓安全專家真正感受到入侵。他指出，“這意味著我們不再是在網(wǎng)上，而是在網(wǎng)中。”

目前，N3計劃開發(fā)出的一切成果都只屬于概念驗證方案，且需要首先獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)方可廣泛應(yīng)用于士兵或公眾群體當(dāng)中。不過考慮到硅谷的不少巨頭級企業(yè)也致力于神經(jīng)技術(shù)，消費級大腦設(shè)備的推出似乎已經(jīng)為期不遠(yuǎn)。

DARPA的Sanchez表示，降低人機接口技術(shù)的門檻將開啟一個新的時代。他說：“我們可以設(shè)想一下，一旦這項技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，將帶來怎樣的未來前景，但這恐怕也會在社會中引起爭議——比如，您打算怎樣對待自己的大腦？”