基於腦聯網的智能化平臺的構成要素及運行模式。

一、未來戰爭對腦科學研究的軍事需求

基於人工智能高度發達的戰爭，戰場環境複雜多變、作戰強度幾何倍增、作戰樣式梯次疊加。而戰場數據信息則呈現出多維、巨量、無序等數理特性，同時還兼具分裂生長、催化發酵、遺傳變異等生化特性。戰場數據這些複雜多變的特性，一定會迷失軍事指揮人員的思維判斷，幹擾軍事指揮人員的決策部署，消減軍事指揮人員的認知能力。某種程度上說，甚至會控制軍事指揮人員的意識行爲，使之喪失最佳的決策時間、最正確的決策指令，甚至會誘導指揮人員發出錯誤的決策指令，從而進入敵人設計的層層圈套。

未來戰爭戰場環境和數據信息的這些特性，以及可能導致的軍事指揮人員的認知能力發生變化的種種可能，要求作戰指揮中樞機構能排除認知幹擾，迅速、準確的對戰前信息進行捕獲、識別、分析、決策和反饋，而這些指令和決策的執行者最終是軍事指揮人員，因此，如何在戰場環境複雜、作戰強度極高的條件下提升軍事指揮員的認知和決策能力，是未來戰爭的必修課。

除了對作戰指揮中樞系統產生的影響，腦科學及認知神經科學還可能推動軍事領域的其他變革。例如，可以催生出基於腦控和控腦技術的武器系統，也就是美軍提出的打造阿凡達式的人腦遠程控制系統，實現作戰零傷亡。還有就是加劇心理戰，未來有可能研製出能讀提取人的認知和思想的技術，從而可以瞭解和掌握敵方人員的心理狀態，並適時發動心理戰，從精神意志上給敵方致命一擊。實現認知精神類藥物武器化也是腦科學研究的重要領域之一，未來有可能研發出針對中樞神經系統，影響情感、記憶、行爲的新型特異性藥物，極易破壞血腦屏障，迅速發揮失能甚至致死效果，當然，這也涉及到戰爭倫理的問題。創傷後應激障礙（PTSD）和創傷後腦損傷（TBI）也是現代戰爭導致的普遍傷情，腦外傷仍是戰場急救的難點，這些都給軍人造成嚴重的精神心理問題，而神經影像學、神經精神治療藥物等腦科學各領域的發展，無疑會爲創傷後應激障礙（PTSD）和創傷後腦損傷（TBI）的診斷、治療和預防將產生革命性的影響。此外，腦科學研究還對軍事作業能力的提升有巨大的推動作用，可以解決睡眠障礙、降低腦疲勞、緩解心理壓力、延長有效作戰時間等等。

二、世界各國腦科學研究部署

正是基於以上對未來戰爭發展的訴求和展望，腦科學研究應運而生，腦科學研究是認知神經科學的重要方向，具有極強的軍事特色，也是各個國家搶抓戰略制高點的着力推手，對於推動和部署控腦權和腦控權具有重大現實意義。

2011年，科維理基金會、艾倫腦科學研究所和蓋茨基金會共同贊助的學術研討會中研究人員提議追蹤人類大腦的功能連接活動，並形成了一份白皮書，這是現代腦科學研究計劃的萌芽。2012年，美軍提出未來“大腦戰”的理論，擬製“制腦權”作戰方案，並着力開發研製腦控感知假肢、搭建視覺智能應用平臺。2013年1月，歐盟委員會宣佈人腦工程入選“未來新興旗艦技術”。2013年4月，美國總統奧巴馬宣佈啓動“腦科學研究計劃”（BRAIN），探索人類大腦工作機制、繪製腦活動全圖。2014年9月，日本啓動全名爲Brain/MINDS的腦研究計劃。此外，英國、德國、韓國、印度也都部署了各自的腦科學研究計劃。可喜的是，2014年2月，中國科學院啓動腦科學卓越創新中心，標誌着中國國家層面進軍人腦工程領域，也拉開中國腦科學研究的大幕。

面對腦科學這一人類科學的巔峯鉅作，發達國家顯然已經迫不及待，目的是搶佔腦科學研究的制高點。各個國家政府部門也期望通過腦科學研究，加深對腦神經元的理解，加深對人類感知、行爲和意識的認識，這些研究都有可能有助於對阿爾茨海默症、帕金森病、癲癇和創傷性腦損傷等重大疾病的診治，並最終找到一系列神經疾病的新療法。此外，腦科學研究還有望爲人工智能領域的發展鋪平道路，正是出於這一點考慮，腦計劃被認爲是可與“人類基因組計劃”相媲美的重大科研戰略計劃。

三、腦科學研究主要技術進展

腦科學研究涉及神經科學、認知科學、控制科學、醫學、計算機科學和心理學等多個學科，是一個新興的、多學科交叉的前沿研究方向。而腦機接口是腦科學研究當前的熱點領域，腦機接口是指在人或動物的大腦與外部設備間建立直接連接通路，能夠不依賴於神經和肌肉，實現大腦與外界聯繫，它是大腦和外部環境之間的一種直接信息交流和控制通道，通過這個通道，可以將大腦活動的信息直接提取出來，並由此實現對外部設備的控制。2013年2月，美國杜克大學在美國本土和巴西兩地進行了基於大鼠的“腦腦接口”實驗。2013年6月，美國明尼蘇達大學研製出可以用意念控制的遠程遙控飛行器。

腦控飛行器

2013年11月，杜克大學成功完成猴子學習只用腦電波控制虛擬手臂運動，推動雙向腦控設備開發。2014年2月，美國哈佛大學醫學院首次在猴子身上實現了“阿凡達”式異體操控。

異體操控示意圖

2014年4月，NIH與北卡羅來納大學醫學院合作，找到一種通過控制實驗動物大腦神經迴路、較準確操控其行爲的方式，這一成果是美國腦計劃啓動以來第一個重要成就。2014年5月，DARPA資助的神經控制假肢手臂——“盧克臂”獲得美國FDA認證。

DEKA 手臂系統

2014年8月，IBM公司模仿人腦結構和信息處理方式研製出新一代神經形態計算機芯片“真北”（TrueNorth），使人類向步入認知計算機時代邁出了重要一步，顛覆從雲計算到超級計算機等一切目前已知的計算科學。

“真北”神經形態芯片

2014年9月，浙江大學的研究團隊首次在我國實現了用人腦意念控制機械手完成較爲複雜的肢體運動。2015年11月，杜克大學和斯坦福大學發明出可感知認知神經的傳感器系統。

2016年1月，由DEKA公司協助約翰霍普金斯大學研發的通過大腦意念控制的仿生機械手臂在取得FDA認證後正式銷售。

約翰霍普金斯大學研發的通過大腦意念控制的仿生機械手臂

2016年5月，約翰霍普金斯大學進行了基於腦機接口的飛行仿真控制試驗研究，試驗所用的腦機接口系統包含了可植入到設定目標運動皮層中的2組96個微電子陣列，研究結果有助於揭示腦機接口系統在飛行模擬器環境中能否靈活的控制飛機。

腦控飛行控制系統界面

此外，其他技術研究還包括制定了腦掃描頭盔方案，繪製了魚腦活動圖譜，研發了開啓或關閉神經元的新型藥物，開了幹細胞遺傳學、寨卡病毒和人類進化的裝配線系統，合成了一次性測序上萬個大腦細胞的基因等。

四、暢想基於腦聯網的智能化未來作戰平臺

構成腦聯網的基本要素要也就是“腦”。腦是最核心也是最根本的要素，不提腦的因素，也就失去了腦聯網最根本的智慧屬性。不同於“互聯網”和“物聯網”，腦聯網搭建的是高度智能化的平臺，平臺系統中腦功能的發揮是基於最優解來設計的，腦潛能的挖掘是基於最大期望值的，平臺系統中所有的活動都是圍繞腦的主觀能動性來部署和推進。更爲重要的是，“腦聯網”中的“腦”還應該具有自我保護功能、能力再生功能、主動學習功能、模擬演化功能、指揮控制功能等，這也是腦聯網區別於其他網絡最根本的特點，體現了腦聯網的高端智慧屬性。

基於腦聯網的智能化作戰平臺能實現戰場條件下多崗位多角色高效、聯動、智能決策，最大程度的發揮腦的主觀能動性，使作戰指揮人員的潛能發揮到極致。智能化作戰平臺可將作戰指揮、後勤保障、裝備信息等要素集成於平臺系統，達到戰場數據信息共享，各種角色的指揮人員藉助腦功能輔助決策模塊，增強和提升腦認知能力從而對海量數據進行綜合分析與研判，尋找對本部門決策有用數據。

運用腦機裝備建立指揮員與戰場單元、戰場單兵之間一對一的數據通道，使戰場數據能實時、快速的反饋給指揮決策員，減少中間環節造成的數據失真，實現作戰指揮的實時快速。作戰指揮人員可通過腦功能偵查模塊，全覆蓋掃描和讀取我方作戰人員認知和心理狀況，適時給予精神心理治療。並通過掃取敵方人員的認知和心理狀況，適時發起心理戰。

總之，指揮人員可通過腦機輔助模塊實時掌握敵我雙方作戰人員心理狀態、戰場環境、作戰進程、裝備數據、單兵健康等信息，從而提升決策指揮的精準性。因此，打造出基於腦聯網的智能化作戰平臺將成爲未來作戰指揮系統重點建設領域。

相關閱讀

察覺戰場上幾乎不可見的危險—軍事腦科學

基於未來軍事需求，美軍研製了一種靈活輕便，且耐久負重的“外骨骼套裝”，可以減輕戰士負重時的能量消耗、增強耐久戰鬥能力。就像是我們在前面看到的科幻電影《機械戰警》。

今天，我們能在互聯網上看到的這些研究結果，其實早在20年前就已經開始研究了，今天能夠示衆的也只是一小部分。

舉個例子：意識控制的軍事化應用

2001年美國阿富汗戰爭中，一些士兵聲稱，他們擁有第六感。他們通過做車隊的先行者來磨練自己的這一技能。在沿偏遠山區塵土飛揚的道路上，這些士兵需要在車隊的前列掃描路邊炸彈的跡象，翻動泥土，查找任何可疑的跡象。能否敏銳的察覺異常決定了生和死。這些能憑着第六感而察覺幾乎不可見的危險的人，是有特異功能的人。

現在，軍事科學家們開始開發技術，將給予每個戰士這種能力。

神經學家稱這種設備爲P300，之所以以此命名，是因爲大腦會在它受刺激後約300毫秒的時間內產生一種波動，它標誌着這是對一個可視對象的一種無意識的認可。P300可以被認爲是第六感的生物學基礎。

問題是，這種潛意識可能需要幾秒鐘的時間讓大腦有意識的看見，在阿富汗，從發現一枚炸彈，到開車過去到引爆，也就是在這短短的幾秒內。

腦電圖可以當場接受到P300的信號。把EEG接到一個能解析信號的電腦上，這樣它可以在第一時間提醒一個人他可能面對的潛在威脅，而不通過常規的大腦分析意識步驟。與先進的光學相結合，就可以想象這就是一個終結者般的視覺系統，能在掃描一個區域的同時，能立即識別並分類可能的危險。

這就是外軍新的軍事技術“哨兵”（ Sentinel ）開發的出發點，它被認爲是世界上第一個“認知神經”雙目威脅預警系統，這是一個新的軍事技術理念。

腦科學：探尋戰場“智”勝奧祕

思維傳遞

讀心頭盔

人機合一

腦機接口

大腦是世界上最複雜、最高級的器官。人類大腦是由上千億個神經元和更多其他類型的細胞組成，它們相互連接，構成巨大而高效的網絡體系。2014年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者發現了大腦裏存在空間定位“導航系統”，今年《自然》雜誌刊文稱，神經學家發現了控制睡眠、夢境的神經網絡。從19世紀初的顱相學到21世紀的認知神經科學，長約200年的時間歷程中，人類對大腦探索的熱情愈加癡迷。隨着美國、歐盟、日本相繼提出了“人腦計劃”“人腦工程”“機器人大國”等腦科學發展戰略，一大批高新技術如雨後春筍競相湧現，21世紀腦科學技術的發展突飛猛進，爲人類逐步揭開大腦奧祕打下了堅實基礎。

腦成像技術——

掃描透視觀察腦

人在思考的時候，大腦處於怎樣的狀態？爲什麼一團像西瓜瓤般的膠狀組織中會產生絢麗多彩的主觀意識體驗？由於大腦被包裹在顱骨中，早期又沒有合適的透視和觀察技術，此種想法只能是天方夜譚。隨着物理學、神經科學的進步，現代腦成像技術的出現，使得科學家們終於可以不用開顱也能透視和監測大腦了。

腦成像技術主要是指磁共振成像技術、腦電技術、腦磁圖技術、正電子發射斷層掃描技術等。這些腦成像技術可以對大腦進行活體、無創傷、可反覆、動態的成像，精確度達到毫米（秒）級。2015年美國某大學研究人員又研究出更高速度、更高分辨率的光聲成像技術。腦成像技術之於腦科學，如同望遠鏡之於天文學，顯微鏡之於生物學一樣，有着跨時代的革命性意義。

近日，美國五角大樓展開了一項計劃，其內容是利用腦成像技術對小狗進行大腦掃描，尋找出最適合普通作戰的犬類品種。下一步，這項技術將用於人身上，例如特殊軍事崗位人員選拔、軍事訓練效果評估、個人行爲或疾病發展趨勢分析等。

腦成像技術不僅可以觀察大腦的體積、形態等結構特點，還可以觀察特定心理狀態下的腦活動，從而對動機、情感、需求等深層次問題進行研究。

腦電波技術——

解析電波閱讀腦

大腦是我們感知、注意、記憶、思維、決策、情緒和意志的物質基礎。人類的思想和行爲，都是由大腦支配的。能不能通過閱讀和控制人類的大腦來影響人的思想和行爲呢？現代研究發現，人腦是一臺生物電腦，在我們進行思考活動時無時無刻不產生腦電波。腦電波的活動狀態與大腦的意識狀態之間存在某種程度的對應關係，具有一定的規律性。於是，腦電波技術就有了產生和發展的可能。

腦電波技術主要包括腦電波採集、破譯、編碼和發送技術。目前腦電波技術可以實現人的心理狀態的監測，已經用於臨牀病情監測、嫌疑人審訊、航天員選拔與訓練等領域。就像指紋一樣，每個人都有特定的腦電波特徵碼。2015年美國一研究機構報告指出，腦電波可以作爲生物特徵識別碼用於信息安全領域，實現身份認證。

據報道，美國國防部正在祕密研製可閱讀士兵腦電波的“讀心頭盔”。只要士兵戴上這種頭盔，他們無需開口說話就可互相“閱讀”彼此的腦部活動。在“讀心頭盔”的基礎上，美國國防部預計2017年前正式組建一支“讀心部隊”。美國國防部還相繼支持研發便攜式讀腦儀器、思維閱讀耳機等裝置，用於讀取和記錄士兵的大腦信息。未來戰場上，利用該技術還可以採集、破譯、幹擾和控制敵方士兵的腦電波，開發意識幹擾武器，進而從心理、精神上幹擾和控制敵人。

腦刺激技術——

功能定位增強腦

人的警覺力、注意力、記憶力和判斷決策能力都是大腦的機能。當人處於高度的緊張、持續的疲勞中時，大腦由於自身的保護機制，其機能會大幅下降。人是社會活動的主體，人的效率決定着社會活動的效率。在特定的情形下，如何保持人腦的機能，保持社會活動的高效呢？美國五角大樓提出了“腦刺激計劃”，其核心就是使用腦刺激技術促進和增強大腦的能力，從而打造更加聰明、無畏的“超級士兵”。

早在上世紀80年代，腦刺激技術就應用於臨牀精神疾病治療，特別是對抑鬱症的治療效果顯著。進入21世紀以後，科學家逐漸將這一技術用於改善大腦的功能。研究發現，人類的認知能力同大腦特定的腦區密切相關，對這些腦區施以特定的腦刺激可幫助增強大腦功能，與傳統的藥物刺激手段相比，此方法的副作用少、依賴性小。

士兵在戰場上作戰，大腦需要保持高度的清醒和高速的運轉。但睡覺、疲倦、恐懼等是士兵難以用意志克服的。2013年美國國防部提出了“腦刺激計劃”，並相繼提出了“超級戰士”“不眠戰士”“鋼鐵戰士”等一系列子研究計劃，用於加快士兵的學習，保持高度清醒，提高注意力、記憶力、警覺力等。此外，這一技術還可服務於戰場受傷的士兵，如美軍預研發項目深部腦刺激器，用來治療創傷後應激障礙、重度抑鬱和慢性疼痛等神經障礙。

腦機接口技術——

“人機合一”拓展腦

“意念控制”“心靈感應”，這是在科幻電影《阿凡達》中出現的場景。男主角依靠大腦控制其替身在潘多拉星球作戰。直接用大腦與外界進行通信， 實現對周圍環境的控制，是人類自古以來的夢想。形成於20世紀 70年代的腦機接口技術，就是實現“意念控制”“人機合一”的新型腦科學技術。

腦機接口技術是通過採集與提取大腦產生的腦電波信號來識別人的思想，據此生成控制信號來實現大腦對外部設備的信息控制。腦機接口技術極大延伸和拓展了大腦的功能。傳統腦機接口技術最重要的應用領域是幫助殘疾人控制輪椅、假肢，修復殘疾人的受損功能。現代腦機接口技術，特別是頭戴式智能設備的發展，還可幫助正常人監測大腦的健康狀態、提高認知能力。2013年美國某大學成功研製出頭戴式智能設備遙控直升機，躲避障礙物的成功率高達90%。2014年日本研究人員推出網絡型腦機接口技術，進一步提升了該技術的效能。

在軍事領域，腦機接口技術可實現士兵大腦直接控制軍事武器裝備。作戰時士兵不用上戰場，而是在後方通過大腦直接控制“代理戰士”進行作戰。2013年美國國防部披露了多個與腦機接口技術相關的研究項目，如“阿凡達”“機器兵團”“人——武器互動系統”等。美軍還資助了一項名爲“恢復主動記憶”的項目，用於開發一種可植入大腦的記憶芯片，幫助腦部受傷的士兵恢復受損記憶。軍事專家預測，腦機接口技術在不久的將來有望全面裝備部隊，引領未來戰爭的新模式。