美空军研发脑控蜂群无人机技术

本文由（ID:CDSTIC)授权转载，作者：高原

美国亚利桑那州立大学“人本机器人与控制”（HORC）实验室正致力研究一种创新技术，让空军飞行员使用大脑控制多架蜂群无人机。

试验中，受试者头戴可探测脑电波的设备，该设备配有128个电极来采集受试者的脑部信号。这些信号随后被送入计算机解译为指令，然后通过蓝牙发送给无人机。利用这种方法，飞行员可指示蜂群无人机沿某方向移动，向四周分散，或绕某目标盘旋。目前，受试者已经能够在实验室内实现单人对4架无人机的控制。该项目很快将转至一处5000平方英尺（约465平方米）的设施内进行，研究人员希望届时能将无人机的控制数量增加到20架，并最终达到上百架。

研究人员表示，关于单人控制多个无人系统的研究并不多。该实验室的研究从记录人与蜂群互动的脑部活动开始，让大脑激活某些区域去控制不同于人体四肢的机器，其复杂性非常高。直到几个月前，研究人员才发现人类在观察蜂群集体活动时会被激活的具体脑部区域。2015年，研究人员运用人类操作者的脑部记录来构建一种人与机器蜂群之间的控制接口。通过分析脑部记录，发现了可用来控制蜂群无人机队形等集体行为的脑部区域。最终采用无创伤的方法来记录这些区域的电波活动，然后破译，实现对机器人蜂群的控制。人类操作者只需要想象预期的动作，就可以实时控制机器人蜂群的移动与队形。

后续目标是研究相互协同的混合无人系统编队，包括地面移动机器人和四旋翼无人机。四旋翼和移动机器人都有感知能力，可以感知环境及相互间的位置。研究人员正致力于新的控制接口来控制其相互距离、密度，避免相互交叉，以实现协同。混合编队重要性的体现包括：可让四旋翼降落在移动机器人上进行充电，或者传输某些不便于无线传输的数据。如果遇到交通受阻、移动机器人无法通行的环境，可使用四旋翼进行吊运。

蜂群无人机的优势比较明显，正如该实验室主管帕纳约蒂斯·阿泰米亚迪斯所言：“10年或20年后，与其使用大型、昂贵的飞机或无人机，不如部署成百上千架廉价无人机。即使损失一半，仍可以达成目标。”但他也表示，“暂时不希望精神控制完全取代飞行员的操纵杆和计算机。完全通过大脑来控制机器人要求注意力高度集中，这在战场上很难做到”。

该实验室在2014年获得了美国国防高级研究计划局（DARPA）和美国空军总计86万美元的资助，用以研究精神控制技术。在研究脑控无人机蜂群之前，实验室开展了针对假肢的神经控制研究，并证明使用肌电图信号可以非常灵巧地控制机器人手臂。

美国在脑控技术方面的研究活动不止于此。DARPA在2016年2月8日宣布，首次在动物受试者上成功测试了一种大脑调制解调器，这是一种通过血管进入脑部，记录神经活动的微型传感器。该装置由澳大利亚墨尔本大学研发，名为stentrode（英文“支架”和“电极”的合成词），其在现有医用支架基础上，加入了传感器和微型发射器。研究成果已于2月初在《自然生物技术》杂志上发布。2016年5月，佛罗里达大学举办了首次脑控无人机比赛。参赛者配备了一种基于脑机接口技术的脑电图耳机来控制无人机飞行。

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