脑机接口军事应用的潜力与挑战

 电话：010-82030532 手机：18501361766

微信：tech99999 邮箱：qianyanjun@techxcope.com

来源：军事文章

作者：吴敏文

1924年，德国医生汉斯•贝格尔发现了脑电波，即人的意识可以电信号的形式被发现和读取。1946年，为美国陆军计算弹道之用的世界上第一台可以运行简单程序的电子计算机“埃尼阿克”研制成功。一个科学发现和一个技术发明，为“脑机接口”奠定了科技基础。

一个典型的脑机接口主要包含4个部分：信号采集、信号处理、控制设备和结果反馈。根据脑机接口侵入性的不同，此前的脑机接口采取了“侵入式”和“非侵入式”两种方式。“侵入式”需要通过外科手术，将脑机接口植入大脑组织内。“非侵入式”即脑机接口以头套的方式穿戴在植入者的头上，通过传感器的外部感应获取脑电波，对其进行判读理解并完成被植入者所需的操作和功能。

2019年7月17日，马斯克旗下的神经链接公司展示了一款产品：用一台神经手术机器人，在脑部28平方毫米的面积上，植入96根直径4～6微米的“线”；外部设备通过USB接口与植入部分连接。神经链接公司声称已经成功读取小鼠和猴的大脑信号。

2020年8月29日的展示增加了新的内容。马斯克向现场观众介绍了一只大脑中植入脑机接口设备的小猪。神经链接公司展示的最新脑机接口的功能仍很简单：可以直观观察小猪大脑活动的电波信号，设备和系统可以根据小猪的脑电波信号，对小猪的下一步运动进行准确预测。这意味着新的脑机接口产品不仅能够从大脑中获取信息，并进行初步的信息解码和理解判读。

军事应用不会忽视任何创新技术。早在1970年，美国国防部高级研究计划局（DARPA）就开始组建脑机接口研究团队。此后，虽然这一技术的研究缺乏突破性进展，其军事应用也缺乏引人注目的亮点。2015年，DARPA立项研发赋予战斗机飞行员同时操控多架飞机和无人机能力的技术和系统。2016年，美国亚利桑那州立大学公布了一个关于脑机接口技术实验的视频，展示操作员利用脑机接口技术同时操作3架无人机。视频中，这套装置像一个游泳帽套在操作员头上，上面布满的电极包括130个彩色传感器，通过接收脑电波并精确解码后向无人机发出控制指令。3架无人机按照操作员的大脑意识，上升！下降！向左！向右！最后排列成整齐的一字队型在空中盘旋。至2018年9月，DARPA脑机接口项目负责人宣称：“借助脑机接口技术和辅助决策系统，战斗机飞行员已能同时操控3架不同类型的飞机。” 

归纳脑机接口军事应用的已有实验和各类预测，脑机接口军事应用的潜力所在，大致体现在以下方面。

一是应用脑机接口技术协助操控各类无人装备。其具体应用场合和功能有：协助操作员更准确、高效地操控无人机、无人车和作战机器人；操控无人装备和机器人代替人类战士深入危险地区或高危场合执行各种高危任务，以及在人类不适宜长期停留的环境中工作；通过脑机接口控制外骨骼强力机器人，以加强人类战士在作战中所需的体力。此类应用已在实验室和实战中被验证具有可行性和有效性。

二是借助脑机接口进行更高效和更保密的军事通信。保密与窃密是军事通信对抗的重点和焦点领域。当前，保密与解密技术此消彼长水涨船高。如果应用脑机接口进行军事通信获得成功，将是对通信技术体制和力量编成、运用方式的颠覆性改变。此前的通信解密都是在得到对方通信信号的基础上，依据共同、公开的技术知识进行解密。因为对抗双方的数学基础是共同的，高下基本体现在加解密算法上。从理论上说，只要有足够多的时间，任何加密算法都可以被破译。而脑机接口通信，可能通信双方的主体意识尚未明确，通信就已经完成；所以，不仅对方通信信号难以得到，即使得到信号，也缺乏解密所需的技术知识。因为相关技术尚未形成通用公共知识基础。

三是应用脑机接口提高作战人员的认知能力。现代战争战场情况复杂多变，未知因素和突发状况增多，需要更加全面地监视战场和获取战场态势、更加快速地获取战场情况和更加准确地做出判断，并尽快做出决策和进行反击；而其中最为关键的一环，就是更加快速、高效、准确地完成对战场态势的正确认知。

美军依据伊拉克战争和阿富汗战争的经验，进行了一个实验：美陆军第3骑兵团的士兵在第82战斗航空旅的CH-47支努干直升机的配合下执行巡逻任务。第3骑兵团的一个徒步小队突然遭遇躲在建筑物窗后的敌人猛烈的袭击，在徒步士兵尚未来得及报告和呼救之时，CH-47支努干直升机快速抵达现场，汇总来自各方的数据并快速处理之后，向躲在建筑物内的敌人展开猛烈攻击，并将战场态势实时传递给徒步小队的士兵和指挥部。

达成这一战场效果，得益于美军科学家研发的一套包含脑机接口的系统，包括集成到士兵所佩戴眼镜中的移动式眼动追踪传感器，和可以测量士兵脑电波的传感器，当士兵的视觉与战场环境接触时，系统会自动地识别出与任务相关的物体与活动；随着系统汇集和积累来自士兵脑电波信号不断增多，先进的人工智能算法已经进行综合复杂的分析运算，从而了解士兵的意图，形成清晰的特征提取和更高层次的情感状态。甚至在士兵意识到它所看到的对象之前，脑电波信号已经被检测和传输；在士兵做出反应之前，攻击直升机已经展开攻击。

脑机接口技术在上述三个方面的军事应用，已经涵盖战场态势感知、信息处理与决策、军事通信保密、战场反应与攻击，以及对作战平台和作战行动的指挥控制等关键和核心的军事功能。美军科学家认为，这使得人工智能武器系统成为了人类的队友，而不仅是工具。然而，脑机接口的军事应用，到底是人类智力、脑力的拓展延伸，还是走向人机一体、人机合一，尚难定论。 

马斯克所展示的脑机接口，距离在人身上使用还面临巨大的技术差距。马斯克也仅是声称其产品在治疗抑郁症、失眠、疼痛、癫痫、失明、失忆、中风等多种神经系统疾病方面具有巨大潜能。从潜能转化为能力，具有不确定性，还有遥远的路要走。将脑机接口用于军事领域，不仅面临同样的技术难题，而且必将遭受严厉的伦理诘难。

我们先看它在军用和民用上都将面临的巨大技术上难题。

首先，“侵入式”方式隐含破坏原有脑组织和健康的巨大风险。马斯克2019年和2020年展示的脑机接口，都采取了“侵入式”方式。2019年采取的是用USB口与外设有线链接，2020年采取的是无线链接方式。用于军事目的的人机接口，有线链接将使人失去机动能力，显然不行。不管是有线链接还是无线链接，“侵入式”链接都必然改变被植入者脑的原有脑组织。

已有的“侵入式”脑机接口通常由金属材料制成、体积不管如何细小，相较神经元都显得很大，容易造成脑内组织损伤，进而触发免疫反应和引发愈伤组织的形成，亦称“植入感染”，可能引发大脑的癫痫病变。

其次，现植入设备的取样电极数是否足以涵盖大脑活动全貌仍是问题。马斯克此次植入的脑机接口的取样电极数达到了创纪录的1024个，这相对于2019年的96个，在数量上有长足的进步，在体积上也有显著缩小。这意味着植入设备集成度的提高和功能的增强。但是，不管是动物还是人，到底植入多少个电极足以基本涵盖大脑活动的全部或多数脑电波，仍是一个未知数。人和动物在智力和大脑活动上的区别有多大也是未知。

再次，人类对脑信号的解码与编码面临巨大技术难题。马斯克展示的成果，声称能够根据对小猪脑电波的解码判读，准确预测小猪的下一步行动。目前，这个结论仅是马斯克单方面的宣布，能否完全经受事实检验？能否在更大的样本空间和更长时间内接受检验，都尚存疑。我们不能将马斯克的展示与民间驯兽者的表演等量齐观，但也必须承认，展示无论是样本数量、展示时间，还是对现场效果与其所宣称的产生这一效果的原因之间是否强相关，抑或是巧合还是严谨的科学结论，都还缺乏给予充分信任的足够凭据。

我们再看脑机接口军事应用所必须经受的伦理诘难。

首先，脑机接口的植入风险本身就是伦理问题。将植入式脑机接口用于军事目的，大多出于军事对抗性需要，被植入者是否有愿意接受，或者出于职业和纪律的原因接受植入是否合乎道德，甚至在某个特定时刻接受，在其后特别是出现不可逆的脑损伤并造成持久的伤害时，后悔当时的植入并要求补偿，怎么办？一个人并不因为是军人就放弃了所有的个人权利，一时迫不得已放弃却导致无法恢复，同样是对个人权利的某种侵犯。

其次，脑机接口可能加剧认知风险。脑机接口是人工智能技术发展到一定阶段并推广应用的产物，其本身也是人工智能的组成部分。人工智能技术已经在一些应用项目上显示强大的威力，如“深蓝”国际象棋和“阿法狗”围棋都战胜了人类一流棋手。但是，人工智能技术整体上，特别是在突破现有思维规律和现行规则的颠覆性创新方面，还远不如人类智能。

同时，人类对脑科学的研究还非常初级。这不仅使得脑机接口对人类脑电波的解码技术和模仿大脑活动控制外部世界的科学编码依凭不足；而且使得模仿人类认知、判读、决策的人工智能研发缺乏足够的科学性和应有的可信度。人的主观决策本来具有风险性，脑机接口作为人与客观世界之间并非无懈可击的中介，客观上增加了人的决策的复杂性和不确定性，完全可能增加决策风险。在军事对抗中，决策错误将导致作战失利，危及个人和团队的安全。如果错误缘自决策者本身，当然由自己负责，但如果缘自脑机接口，它如何负责？

再次，植入脑机接口可能造成身份认同危机。个体接受信息具有选择性，个体所做决策，依据个体在思想成熟过程中所形成信念的指导，对所获得和选择的信息进行判读，做出他所认为正确的选择和决定。

在被植入脑机接口后，一方面他获得信息的选择权被侵蚀，即他可能接受到不是他主动选择的信息；另一方面，他甚至可能无法判别哪些信息来源于自己的知识、经验积累和自身感受，哪些信息来源于脑机接口。来自脑机接口的信息轰炸完全可能误导他对情况的判读，从而做出不由自主的决策。最坏的情况是，如果脑机接口被敌人入侵甚至接管，他就完全可能已经背叛团队而浑然不觉。这个问题最终将导致被植入者的身份认同危机，即他到底是“他”自己，还是受脑机接口控制的“他者”？

最后，植入脑机接口可能损害被植入者的个体尊严。任何人皆有个人隐私，保护个人隐私是一种基本权利。即使是参与军事活动的成员，尤其是负有指挥控制之责的成员，他有一些考虑在一定时限内具有高度的隐秘性。否则，何以达成出敌不意的效果？而如果战场上的参战者，通过脑机接口实现互联，以脑电波为媒介，使得每个被植入者的大脑、心理活动一览无余，如何保护个人隐私、心理秘密和个人权利？一个人如果毫无私密性可言，他的个人尊严何在？

脑机接口走向实用所面临的技术难题和伦理诘难，还远未详尽。所以，即使其走向实用的前景无可避免，也应该在此之前，对应用的内容、范围、步骤、原则等，进行尽可能全面、细致和明确的规范，避免解决了一个问题，却带来了更多、更大的问题。

一网打尽系列文章，请回复以下关键词查看：
创新发展：习近平 | 创新中国 | 创新创业 | 科技体制改革 | 科技创新政策 | 协同创新 | 科研管理 | 成果转化 | 新科技革命 | 基础研究 | 产学研 | 供给侧
热点专题：军民融合 | 民参军 | 工业4.0 | 商业航天 | 智库 | 国家重点研发计划 | 基金 | 装备采办 | 博士 | 摩尔定律 | 诺贝尔奖 | 国家实验室 | 国防工业 | 十三五 | 创新教育 | 军工百强 | 试验鉴定 | 影响因子 | 双一流 | 净评估
预见未来：预见2016 |预见2020  | 预见2025 | 预见2030  | 预见2035 | 预见2045  | 预见2050
前沿科技：颠覆性技术 | 生物 | 仿生 | 脑科学 | 精准医学 | 基因 |  基因编辑 | 虚拟现实 | 增强现实 | 纳米 | 人工智能 | 机器人 | 3D打印 | 4D打印 | 太赫兹 | 云计算 | 物联网 | 互联网+ | 大数据 | 石墨烯 | 能源 | 电池 | 量子 | 超材料 | 超级计算机 | 卫星 | 北斗 | 智能制造 | 不依赖GPS导航 | 通信 | 5G | MIT技术评论 | 航空发动机 | 可穿戴 | 氮化镓 | 隐身 | 半导体 | 脑机接口 | 传感器
先进武器：中国武器 | 无人机 | 轰炸机 | 预警机 | 运输机 | 直升机 | 战斗机 | 六代机 | 网络武器 | 激光武器 | 电磁炮 | 高超声速武器 | 反无人机 | 防空反导 | 潜航器
未来战争：未来战争 | 抵消战略 | 水下战 | 网络空间战 | 分布式杀伤 | 无人机蜂群 | 太空战 | 反卫星
领先国家：美国 | 俄罗斯 | 英国 | 德国 | 法国 | 日本 | 以色列 | 印度
前沿机构：战略能力办公室 | DARPA | 快响小组 | Gartner | 硅谷 | 谷歌 | 华为 | 阿里 | 俄先期研究基金会 | 军工百强
前沿人物：钱学森 | 马斯克 | 凯文凯利 | 任正非 | 马云 | 奥巴马 | 特朗普
专家专栏：黄志澄 | 许得君 | 施一公 | 王喜文 | 贺飞 | 李萍 | 刘锋 | 王煜全 | 易本胜 | 李德毅 | 游光荣 | 刘亚威 | 赵文银 | 廖孟豪 | 谭铁牛 | 于川信 | 邬贺铨
全文收录：2017文章全收录 | 2016文章全收录 | 2015文章全收录 | 2014文章全收录
其他主题系列陆续整理中，敬请期待……