颠覆性生物技术——打造基于脑联网的智能化未来作战平台

颠覆性生物技术——

打造基于脑联网的智能化未来作战平台

本文介绍了各个国家脑科学研究概况，探讨了未来战争对脑科学研究的军事需求，分析了世界各国脑科学研究部署情况，对当前脑科学研究的主要技术进展进行了研究，畅想了基于脑联网的智能化未来作战平台的构成要素及运行模式。

一、未来战争对脑科学研究的军事需求

未来战争，或者说基于人工智能高度发达的战争，战场环境复杂多变、作战强度几何倍增、作战样式梯次叠加。而战场数据信息则呈现出多维、巨量、无序等数理特性，同时还兼具分裂生长、催化发酵、遗传变异等生化特性。战场数据这些复杂多变的特性，一定会迷失军事指挥人员的思维判断，干扰军事指挥人员的决策部署，消减军事指挥人员的认知能力。某种程度上说，甚至会控制军事指挥人员的意识行为，使之丧失最佳的决策时间、最正确的决策指令，甚至会诱导指挥人员发出错误的决策指令，从而进入敌人设计的层层圈套。

未来战争战场环境和数据信息的这些特性，以及可能导致的军事指挥人员的认知能力发生变化的种种可能，要求作战指挥中枢机构能排除认知干扰，迅速、准确的对战前信息进行捕获、识别、分析、决策和反馈，而这些指令和决策的执行者最终是军事指挥人员，因此，如何在战场环境复杂、作战强度极高的条件下提升军事指挥员的认知和决策能力，是未来战争的必修课。

除了对作战指挥中枢系统产生的影响，脑科学及认知神经科学还可能推动军事领域的其他变革。例如，可以催生出基于脑控和控脑技术的武器系统，也就是美军提出的打造阿凡达式的人脑远程控制系统，实现作战零伤亡。还有就是加剧心理战，未来有可能研制出能读提取人的认知和思想的技术，从而可以了解和掌握敌方人员的心理状态，并适时发动心理战，从精神意志上给敌方致命一击。实现认知精神类药物武器化也是脑科学研究的重要领域之一，未来有可能研发出针对中枢神经系统，影响情感、记忆、行为的新型特异性药物，极易破坏血脑屏障，迅速发挥失能甚至致死效果，当然，这也涉及到战争伦理的问题。创伤后应激障碍（PTSD）和创伤后脑损伤（TBI）也是现代战争导致的普遍伤情，脑外伤仍是战场急救的难点，这些都给军人造成严重的精神心理问题，而神经影像学、神经精神治疗药物等脑科学各领域的发展，无疑会为创伤后应激障碍（PTSD）和创伤后脑损伤（TBI）的诊断、治疗和预防将产生革命性的影响。此外，脑科学研究还对军事作业能力的提升有巨大的推动作用，可以解决睡眠障碍、降低脑疲劳、缓解心理压力、延长有效作战时间等等。

二、世界各国脑科学研究部署

正是基于以上对未来战争发展的诉求和展望，脑科学研究应运而生，脑科学研究是认知神经科学的重要方向，具有极强的军事特色，也是各个国家抢抓战略制高点的着力推手，对于推动和部署控脑权和脑控权具有重大现实意义。

2011年，科维理基金会、艾伦脑科学研究所和盖茨基金会共同赞助的学术研讨会中研究人员提议追踪人类大脑的功能连接活动，并形成了一份白皮书，这是现代脑科学研究计划的萌芽。2012年，美军提出未来“大脑战”的理论，拟制“制脑权”作战方案，并着力开发研制脑控感知假肢、搭建视觉智能应用平台。2013年1月，欧盟委员会宣布人脑工程入选“未来新兴旗舰技术”。2013年4月，美国总统奥巴马宣布启动“脑科学研究计划”（BRAIN），探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图。2014年9月，日本启动全名为Brain/MINDS的脑研究计划。此外，英国、德国、韩国、印度也都部署了各自的脑科学研究计划。可喜的是，2014年2月，中国科学院启动脑科学卓越创新中心，标志着中国国家层面进军人脑工程领域，也拉开中国脑科学研究的大幕。

面对脑科学这一人类科学的巅峰巨作，发达国家显然已经迫不及待，目的是抢占脑科学研究的制高点。各个国家政府部门也期望通过脑科学研究，加深对脑神经元的理解，加深对人类感知、行为和意识的认识，这些研究都有可能有助于对阿尔茨海默症、帕金森病、癫痫和创伤性脑损伤等重大疾病的诊治，并最终找到一系列神经疾病的新疗法。此外，脑科学研究还有望为人工智能领域的发展铺平道路，正是出于这一点考虑，脑计划被认为是可与“人类基因组计划”相媲美的重大科研战略计划。

三、脑科学研究主要技术进展

脑科学研究涉及神经科学、认知科学、控制科学、医学、计算机科学和心理学等多个学科，是一个新兴的、多学科交叉的前沿研究方向。而脑机接口是脑科学研究当前的热点领域，脑机接口是指在人或动物的大脑与外部设备间建立直接连接通路，能够不依赖于神经和肌肉，实现大脑与外界联系，它是大脑和外部环境之间的一种直接信息交流和控制通道，通过这个通道，可以将大脑活动的信息直接提取出来，并由此实现对外部设备的控制。2013年2月，美国杜克大学在美国本土和巴西两地进行了基于大鼠的“脑脑接口”实验。2013年6月，美国明尼苏达大学研制出可以用意念控制的远程遥控飞行器。

2013年11月，杜克大学成功完成猴子学习只用脑电波控制虚拟手臂运动，推动双向脑控设备开发。2014年2月，美国哈佛大学医学院首次在猴子身上实现了“阿凡达”式异体操控。

2014年4月，NIH与北卡罗来纳大学医学院合作，找到一种通过控制实验动物大脑神经回路、较准确操控其行为的方式，这一成果是美国脑计划启动以来第一个重要成就。2014年5月，DARPA资助的神经控制假肢手臂——“卢克臂”获得美国FDA认证。

2014年8月，IBM公司模仿人脑结构和信息处理方式研制出新一代神经形态计算机芯片“真北”（TrueNorth），使人类向步入认知计算机时代迈出了重要一步，颠覆从云计算到超级计算机等一切目前已知的计算科学。

2014年9月，浙江大学的研究团队首次在我国实现了用人脑意念控制机械手完成较为复杂的肢体运动。2015年11月，杜克大学和斯坦福大学发明出可感知认知神经的传感器系统。

2016年1月，由DEKA公司协助约翰霍普金斯大学研发的通过大脑意念控制的仿生机械手臂在取得FDA认证后正式销售。

2016年5月，约翰霍普金斯大学进行了基于脑机接口的飞行仿真控制试验研究，试验所用的脑机接口系统包含了可植入到设定目标运动皮层中的2组96个微电子阵列，研究结果有助于揭示脑机接口系统在飞行模拟器环境中能否灵活的控制飞机。

此外，其他技术研究还包括制定了脑扫描头盔方案，绘制了鱼脑活动图谱，研发了开启或关闭神经元的新型药物，开了干细胞遗传学、寨卡病毒和人类进化的装配线系统，合成了一次性测序上万个大脑细胞的基因等。

四、畅想基于脑联网的智能化未来作战平台

构成脑联网的基本要素要也就是“脑”。脑是最核心也是最根本的要素，不提脑的因素，也就失去了脑联网最根本的智慧属性。不同于“互联网”和“物联网”，脑联网搭建的是高度智能化的平台，平台系统中脑功能的发挥是基于最优解来设计的，脑潜能的挖掘是基于最大期望值的，平台系统中所有的活动都是围绕脑的主观能动性来部署和推进。更为重要的是，“脑联网”中的“脑”还应该具有自我保护功能、能力再生功能、主动学习功能、模拟演化功能、指挥控制功能等，这也是脑联网区别于其他网络最根本的特点，体现了脑联网的高端智慧属性。

基于脑联网的智能化作战平台能实现战场条件下多岗位多角色高效、联动、智能决策，最大程度的发挥脑的主观能动性，使作战指挥人员的潜能发挥到极致。智能化作战平台可将作战指挥、后勤保障、装备信息等要素集成于平台系统，达到战场数据信息共享，各种角色的指挥人员借助脑功能辅助决策模块，增强和提升脑认知能力从而对海量数据进行综合分析与研判，寻找对本部门决策有用数据。

运用脑机装备建立指挥员与战场单元、战场单兵之间一对一的数据通道，使战场数据能实时、快速的反馈给指挥决策员，减少中间环节造成的数据失真，实现作战指挥的实时快速。作战指挥人员可通过脑功能侦查模块，全覆盖扫描和读取我方作战人员认知和心理状况，适时给予精神心理治疗。并通过扫取敌方人员的认知和心理状况，适时发起心理战。

总之，指挥人员可通过脑机辅助模块实时掌握敌我双方作战人员心理状态、战场环境、作战进程、装备数据、单兵健康等信息，从而提升决策指挥的精准性。因此，打造出基于脑联网的智能化作战平台将成为未来作战指挥系统重点建设领域。