《基督山伯爵》中有這樣一幕：無法講話和行走的諾瓦蒂埃運(yùn)用眨眼的方式和孫女瓦朗蒂娜交流，用閉眼睛來表示“是”，用眨眼睛表示“否”，在公證人面前立下了遺囑。而放在現(xiàn)在，諾瓦蒂埃也許可以不用費(fèi)力眨眼閉眼，只需在腦子里想著“是”或“否”，就可以被機(jī)器人所理解。麻省理工學(xué)院（MIT）當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月6日在官網(wǎng)上宣布，MIT計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）和波士頓大學(xué)合作的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了用腦電波來糾錯(cuò)機(jī)器人，協(xié)助機(jī)器人完成一個(gè)簡單的分類任務(wù)。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要一個(gè)主控制器、Braxter機(jī)器人、腦電圖（EEG）檢測器和分類器。一個(gè)Adruino平臺(tái)負(fù)責(zé)在主控制器和EEG系統(tǒng)之間傳遞信號(hào)。機(jī)器人面臨的是一個(gè)簡單的分類任務(wù)：用機(jī)械臂將電線和油漆分門別類地放置。

如果機(jī)器歸錯(cuò)了門類，人類會(huì)意識(shí)機(jī)器弄錯(cuò)了，并產(chǎn)生一種名為“錯(cuò)誤相關(guān)電位”(ErrPs)的腦電波信號(hào)。腦電圖系統(tǒng)會(huì)檢測到這個(gè)信號(hào)，機(jī)器人就會(huì)把物體轉(zhuǎn)而放到另一個(gè)筐子。得益于一個(gè)創(chuàng)新性的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)能在10毫秒（1毫秒為千分之一秒）到30毫秒之間識(shí)別出這種錯(cuò)誤相關(guān)電位。

通過用腦電波信號(hào)來控制機(jī)器人，機(jī)器人就能像人類的一根手指或者一條腿一樣聽命于大腦，“隨心而動(dòng)”，仿佛成為人類外延的一部分身體。

更“隨意”地控制機(jī)器人，如臂使指

這并不是人類第一次實(shí)現(xiàn)用“意念”控制機(jī)器人。此前，多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)都曾研發(fā)出能依照腦中所想而行動(dòng)的機(jī)器人，甚至是能輔助殘疾人走路的機(jī)械骨架。它們也是靠腦電波來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交流的。通常，一個(gè)實(shí)驗(yàn)對象頭戴嵌入電極的傳感器，想象機(jī)器人的動(dòng)作，將腦電波信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)再將腦電波信號(hào)處理成指揮機(jī)器人的指令。

這種方法雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)讓機(jī)器人完成行走這種更復(fù)雜的動(dòng)作，但它有一個(gè)很大的缺陷：太過依賴人的“腦補(bǔ)”能力。人必須按照特定的方式進(jìn)行“思考”，形成一種固定的模式，以便形成能被計(jì)算機(jī)識(shí)別的腦電波信號(hào)——這種能力還需要一個(gè)訓(xùn)練過程。比方說，如果用傳統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)上文中的這個(gè)簡單任務(wù)，人可能要通過盯著兩種光束中的一種，產(chǎn)生特定的腦電波信號(hào)，來指揮機(jī)器人把一個(gè)物體分類到兩個(gè)籃子里的一個(gè)。如果長時(shí)間監(jiān)督計(jì)算機(jī)進(jìn)行此類的導(dǎo)航和工作任務(wù)，人類的注意力要高度集中，思維也要一直保持那種固定的模式，非常辛苦。

因此，MIT和波士頓大學(xué)的這個(gè)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，就是想解放一下監(jiān)督機(jī)器人工作的人類，讓整個(gè)過程更為自然，更為“隨意”，就像指揮你自己的一根手指一樣。當(dāng)人類察覺到機(jī)器人做錯(cuò)了時(shí)，“錯(cuò)誤相關(guān)電位”很自然地就會(huì)生成，然后由機(jī)器人做出判斷和調(diào)整。

“你看著這個(gè)機(jī)器人，全部的工作就是在腦子里判斷它是做錯(cuò)了還是做對了”，CSAIL主任Daniela Rus介紹道，“你不用訓(xùn)練自己來按機(jī)器需要的模式進(jìn)行思考——是機(jī)器要來適應(yīng)你，而不是反過來?！?/p>

在技術(shù)方法，這種方法的難點(diǎn)在于，“錯(cuò)誤相關(guān)電位”非常微弱，因此系統(tǒng)要被調(diào)整得足夠敏感，以對接收到的信號(hào)進(jìn)行分類判斷，并反饋給人類操作員。

從“二選一”到更復(fù)雜的任務(wù)

目前，該系統(tǒng)還只能完成這種簡單的“二選一”任務(wù)，因?yàn)殄e(cuò)誤相關(guān)電位的有或無對計(jì)算機(jī)來說是一個(gè)二元信號(hào)。

為了提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確率，研究人員目前正在試圖讓計(jì)算機(jī)檢測到“二級(jí)錯(cuò)誤”信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)沒有檢測到“一級(jí)錯(cuò)誤”信號(hào)，即沒有得到人類給出“你做錯(cuò)啦”的信號(hào)時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)吃不準(zhǔn)到底是自己沒做錯(cuò)，還是自己沒有得到準(zhǔn)確的信號(hào)。研究人員的思路是讓計(jì)算機(jī)主動(dòng)觸發(fā)人類的反饋，以得到一個(gè)更明確的答案。

CSAIL研究員Stephanie Gil說道，“通過建立這種人機(jī)之間關(guān)于選擇的持續(xù)性交流機(jī)制，信號(hào)的準(zhǔn)確率會(huì)大大提高?！盙il預(yù)期，一旦實(shí)現(xiàn)這種交流，信號(hào)的準(zhǔn)確率可以達(dá)到90%以上。

此外，盡管當(dāng)前錯(cuò)誤相關(guān)電位是被當(dāng)做一個(gè)有或無的二元信號(hào)處理，但在此前的研究中，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤相關(guān)電位的強(qiáng)度是可以被分級(jí)的，從而可以知道機(jī)器人到底錯(cuò)的有多離譜。因而，在理論上，錯(cuò)誤相關(guān)電位還可以被處理成多元信號(hào)，從而在未來應(yīng)用到更為復(fù)雜的多選項(xiàng)任務(wù)中。

Daniela Rus認(rèn)為，這項(xiàng)工作證明了機(jī)器人有潛力被人類更“直覺”化地控制，“想象一下不用輸入命令、不用敲一個(gè)鍵、甚至都不用說一個(gè)詞，我們隨時(shí)隨地都能指揮機(jī)器人完成一個(gè)特定動(dòng)作。這種方案能讓人類更有效地管理工廠機(jī)器人、無人駕駛汽車，還有其他我們尚未研發(fā)出來的高科技?！?/p>

同時(shí)，想諾瓦蒂埃這樣無法用語言交流的人也有了新的希望：像拼寫這樣的任務(wù)也可以通過一系列二元信號(hào)來完成。波士頓大學(xué)博士生Salazar-Gomez把這比喻為一種高級(jí)版本的眨眼機(jī)制——電影《潛水鐘和蝴蝶》中，只有一只眼睛可以活動(dòng)的主人公就是用眨眼這種二元信號(hào)來與世界交流，“寫”成一本書的。

弗賴堡大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授Wolfram Burgard對此評(píng)價(jià)道：“這項(xiàng)工作讓我們距離有效腦控機(jī)器人和假體更近了一步。將人類語言翻譯成機(jī)器語言是很困難的，但這對未來的人機(jī)協(xié)作意義深遠(yuǎn)?！?/p>

這項(xiàng)成果被CSAIL和波士頓大學(xué)的相關(guān)研究人員寫作為一篇題為《利用EEG信號(hào)實(shí)時(shí)糾錯(cuò)機(jī)器人》（“Correcting Robot Mistakes in Real Time Using EEG Signals”）的論文，已被今年5月份將在新加坡舉行的IEEE國際機(jī)器人與自動(dòng)化大會(huì)（ICRA）接收。

實(shí)驗(yàn)中的這個(gè)Baxter機(jī)器人，由初創(chuàng)企業(yè)Rethink Robotics研發(fā)。而該企業(yè)的創(chuàng)始人就是前CSAIL主任、iRobot的聯(lián)合創(chuàng)始人Rodney Brooks。