腦機(jī)接口幫助管理工作量在國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著數(shù)據(jù)可用性的增加，再加上相應(yīng)的分析需求，機(jī)器循環(huán)中對(duì)人類的要求變得越來(lái)越高，并挑戰(zhàn)著面對(duì)這種認(rèn)知浪潮的最有能力的頭腦。QinetiQ高級(jí)研究員兼培訓(xùn)和人類表現(xiàn)首席科學(xué)家Helen Dudfield博士研究了腦機(jī)接口（BCI）可以幫助管理工作量的方式，以及在國(guó)防領(lǐng)域及其他領(lǐng)域的可能應(yīng)用。

在許多方面，大腦仍然是一個(gè)鮮為人知的“黑匣子”，神經(jīng)科學(xué)知識(shí)還處于相對(duì)起步階段。然而，隨著神經(jīng)學(xué)研究的發(fā)展，我們開(kāi)始對(duì)大腦的功能以及我們?nèi)绾卧谖磥?lái)優(yōu)化其性能有更深入的了解。盡管神經(jīng)科學(xué)是一門(mén)相對(duì)較新的學(xué)科，但BCI在其開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。

BCI可以被視為人體增強(qiáng)領(lǐng)域的一個(gè)子集 - 該領(lǐng)域涉及通過(guò)各種方式改善人類表現(xiàn)。用最簡(jiǎn)單的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，BCI使用各種傳感器和算法數(shù)據(jù)將大腦的電活動(dòng)連接到外部設(shè)備。通過(guò)更準(zhǔn)確地了解大腦功能，以及不同的外部刺激如何影響我們的大腦對(duì)任務(wù)或挑戰(zhàn)的反應(yīng)方式，研究人員可以開(kāi)始探索我們?nèi)绾谓怄i大腦的其他部分，以及我們?nèi)绾胃玫貞?yīng)對(duì)壓力。在尋求提高基于工作的績(jī)效方面，這正成為一個(gè)特別有吸引力的概念。例如，BCI可用于管理工作量，精神疲勞和提高注意力持續(xù)時(shí)間。

過(guò)載和欠載

今天的國(guó)防及其他人員處理的數(shù)據(jù)（和數(shù)據(jù)源）比以往任何時(shí)候都多。龐大的信息量，以及在評(píng)估決策時(shí)需要考慮的所有因素，都可能導(dǎo)致認(rèn)知過(guò)載和分析癱瘓。這使得領(lǐng)導(dǎo)者被提出的大量選擇所淹沒(méi)，使他們無(wú)法決定明確的前進(jìn)路線。從軍事角度來(lái)看，快速、準(zhǔn)確的決策至關(guān)重要，這可能導(dǎo)致代價(jià)高昂的延誤。

內(nèi)部和外部也有一些壓力，可能會(huì)給軍事人員帶來(lái)負(fù)擔(dān)，尤其是那些在前線執(zhí)勤的人員。如果不加以控制，嚴(yán)重的壓力會(huì)模糊判斷，阻礙表現(xiàn)，并促進(jìn)極端和超出一個(gè)人正常本性的決策。BCI的發(fā)展為研究人員提供了樂(lè)觀的信念，即我們很快就會(huì)擁有管理高壓力工作環(huán)境的工具，特別是通過(guò)它們簡(jiǎn)化信息，監(jiān)控和應(yīng)對(duì)刺激的能力。

防御只是BCI可能用途的一小部分。它還可能在醫(yī)學(xué)上看到很多未來(lái)的用途 - 例如，幫助治療退行性腦部疾病，重建中風(fēng)患者的語(yǔ)言，幫助癱瘓的人，以及通過(guò)腦機(jī)刺激刺激記憶和語(yǔ)言等領(lǐng)域。對(duì)BCI的醫(yī)療應(yīng)用的研究正在繼續(xù)快速推進(jìn)。最近，總部位于美國(guó)的公司Synchron獲得了FDA的批準(zhǔn)，用于使用侵入性BCI治療肌萎縮側(cè)索硬化癥 - 一種影響神經(jīng)細(xì)胞的進(jìn)行性疾病。雖然他們是僅有的兩家獲得FDA批準(zhǔn)的BCI開(kāi)發(fā)商之一，但其設(shè)計(jì)可能對(duì)患者的治療產(chǎn)生重大影響，包括退伍軍人的康復(fù)。

BCI可以提供一種方法來(lái)優(yōu)化在高壓力環(huán)境中工作的軍事人員的大腦功能，或者需要以思維速度采取行動(dòng)的平臺(tái)。

BCI可以大大增強(qiáng)人機(jī)協(xié)作。具有響應(yīng)操作員需求的“自適應(yīng)”BCI可以幫助避免這種認(rèn)知過(guò)載（或欠載）。例如，如果系統(tǒng)知道操作員不堪重負(fù)，則可以減少信息的顯示或?qū)⒔裹c(diǎn)指向更重要的區(qū)域。BCI還可以提供一種控制機(jī)制，例如，解放雙手并允許以“思維速度”進(jìn)行操作，減少反應(yīng)時(shí)間。這種能力對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)飛行員或前線人員來(lái)說(shuō)是無(wú)價(jià)的，因?yàn)榭焖俜磻?yīng)很重要。

學(xué)習(xí)和決策

BCI的另一個(gè)興趣領(lǐng)域是學(xué)習(xí)和教育。BCI為研究人員和教育工作者提供了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的機(jī)會(huì)，可以理解和分析大腦對(duì)不同學(xué)習(xí)方法的反應(yīng)。這為每個(gè)人量身定制教育計(jì)劃提供了機(jī)會(huì)，并促進(jìn)比平時(shí)更快地適應(yīng)新的概念、技能和想法。因此，毫不奇怪，BCI正在教育背景下進(jìn)行探索，無(wú)論是用于軍事還是非軍事用途。例如，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室一直在探索將BCI與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，作為其個(gè)性化神經(jīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)（iNeuraLS）計(jì)劃的一部分，旨在加快人員的技能獲取。

人工智能在幫助做出簡(jiǎn)單決策方面得到了普遍的用途，但埃塞克斯大學(xué)最近的工作正在探索使用BCI作為群體復(fù)雜決策的輔助手段。研究人員的系統(tǒng)確定了“決策信心的神經(jīng)和行為相關(guān)性。..。..用于實(shí)時(shí)估計(jì)和預(yù)測(cè)決策信心和用戶心理狀態(tài)。..以及識(shí)別有效群體合作的行為、生理和神經(jīng)標(biāo)志物。

BCI 的下一步是什么？

很明顯，BCI的研究和應(yīng)用將繼續(xù)快速發(fā)展。神經(jīng)科學(xué)家正在繼續(xù)探索該技術(shù)在適應(yīng)我們的工作方式、應(yīng)對(duì)壓力以及處理傷害或疾病方面的潛力。不太確定的是BCI在中長(zhǎng)期內(nèi)將采取的具體形式。截至今天，腦電圖“網(wǎng)”是一種相當(dāng)常見(jiàn)和非侵入性的BCI形式，而用于感知神經(jīng)元（或神經(jīng)元組）反應(yīng)的更具侵入性的細(xì)絲陣列處于早期階段。后者面臨感染和不穩(wěn)定問(wèn)題。這一點(diǎn)，再加上道德和風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，導(dǎo)致許多國(guó)家甚至對(duì)測(cè)試侵入性設(shè)備猶豫不決。

然而，在過(guò)去幾年中，已經(jīng)對(duì)非侵入性BCI進(jìn)行了大量研究 - 特別是在國(guó)防工業(yè)中。我們也看到了在健康和工作負(fù)載管理方面的有前途的應(yīng)用，但即便如此，這些設(shè)備仍處于開(kāi)發(fā)的早期階段。我們相信，非侵入性BCI可能會(huì)成為人體增強(qiáng)系統(tǒng)規(guī)范的一部分，幫助我們優(yōu)化決策、性能和知識(shí)保留。然而，侵入性系統(tǒng)的未來(lái)不太確定，目前很難設(shè)想在醫(yī)療環(huán)境之外大規(guī)模采用。

審核編輯：郭婷