人机混合智能发展的分析与展望

　　摘要：作为一种新型智能形式，人机混合智能实现了跨越物种、属性的新一代智能科学体系，蕴含着广阔的应用前景和巨大的现实空间。文章对相关领域的最新研究与相关应用进行分析，对人机智能系统未来的发展方向进行展望，并对人机混合智能发展带来的问题进行思考。

　　作为人工智能2.0的重要方向，人机混合智能是一种颠覆性的人工智能技术。它通过实现人机融合与协作，提高了人与系统的综合性能，使人工智能与人类智能相结合，从而使当前的人工智能技术具有解决更复杂问题的能力。目前，人机混合智能的已应用于相关的领域，且具有良好的研究成果与发展前景。

　　1　人工混合智能技术的应用

　　当前传统的人工智能技术在解决以环境高复杂、边界不确定等为特征的问题上还存在较大的挑战，应用领域十分有限。人机混合智能概念的提出为解决复杂问题提供了可行的途径。目前，人工混合智能技术的应用主要体现在脑机接口、医疗康复、航空军事等领域。

　　1.1　脑机接口及其分类

　　脑机接口技术，可狭义地定义为通过采集大脑皮层神经系统活动产生的电信号，并将其转化为可被计算机识别的信号，从中辨别人的真实意图。脑机接口是将人类大脑和计算机系统连接起来的接口器件。通过脑机接口，可以将在计算机中实现的功能转移到人类大脑中。

　　脑机接口可根据其与大脑的连接方式、依赖性以及功能进行分类。根据脑机接口与大脑的连接方式，可分为侵入式、非侵入时和半侵入式脑机接口。根据功能，可将脑机接口分类为单向或获取大脑信息、双向或去大脑信息、单向向大脑输入信息的三大类脑机接口。目前脑机接口大多为第1类，主要应用于病人的康复训练等。

　　1.2　脑机接口的应用

　　1.2.1　脑机接口在医疗领域的应用

　　由于脑机接口能够跨越常规大脑信息输出通路，因此在医疗领域具有广泛应用。脑机接口可以使得大脑与外部设备实现直接交互，跨越常规的大脑信息输出通路，相比于其他生理信号，脑电信号可以提供更多深入、真实的情感信息。因此脑机接口可以用于精神疾病与慢性意识障碍等诊疗。通过脑机接口获取脑电信号，有助于对阿尔茨海默病患者的早期诊断；基于脑机接口的神经反馈训练可在自闭症、多动症、抑郁症等治疗中发挥积极作用；通过制作具有脑刺激器作用的脑芯片，可应用于帕金森病的靶点刺激治疗。此外，脑机接口在医疗康复领域也有广泛应用，将受试者健康状况与脑机接口相连接，通过外部控制设备获取患者行管信息，从而有助于对受试者的康复理疗。

　　1.2.2　脑机接口在军事领域应用的前景

　　脑机接口在在军事领域已有给类实验，其军事领域的应用主要涵盖战场态势感知、信息处理与决策、军事通信保密、战场反应与攻击，具体包含：①脑机接口技术协助进行无人机设备的操纵。脑机接口能够协助操作员更精准、高效地操控无人机、无人车和作战机器人，使其代替人类深入危险地区执行各种高危任务，以及在不适合人类长期停留的环境中工作。②借助脑机接口进行更加高效、保密的军事通信。如果成功地应用脑机接口实现军事通信，将使通信技术体制和力量编成、运用方式实现颠覆性改变。脑机接口通信能够使通信双方主体意识尚未明确之前完成通信，使得对方难以得到信号。③应用脑机接口提高作战人员的认知能力。脑机接口能够帮助作战人员快速获取战场情况并准确地做出判断，尽快做出决策和反击。

　　2　医疗康复机器人技术的应用

　　相对于传统医学，人机智能在医疗康复领域的应用在理念上和技术上产生了重大影响，成为现代医学领域必不可少的重要组成部分。除脑机接口在医疗领域的应用之外，其他人机混合技术在医疗领域也已有大量应用。

　　2.1　手术机器人

　　作为一种辅助外科医生进行手术的智能机械设备，手术机器人是医疗康复机器人的重要组成部分，并逐渐开创了一种全新的手术模式。通过生物智能与机器智能结合，实现人与机器的优势互补，达到人与机器精准、自然地协同合作，使整个手术的操作过程更加稳定、精准，从而保证外科手术顺利进行。

　　2.2　康复外骨骼机器人

　　康复外骨骼机器人主要应用于对下肢偏瘫或截瘫患者的康复训练。相较于传统的康复设备，康复外骨骼拥有更加全面的康复效果。现阶段国内康复外骨骼机器人研究机构的主要研究方向在于：通过实时监测、采集受试者的脑电波进行信号处理、机器学习、模式识别等多个步骤来判断受试者的运动意图，或采用肌肉发出的电信号，通过与脑电波相似的信号处理方法对外骨骼机器人进行操纵。

　　2.3　智能假肢

　　智能假肢是一类利用多种传感技术，根据佩戴者意图执行动作的假肢。智能假肢弥补了传统假肢协调性差、功能局限性大的缺陷。智能假肢通过肌电人机协同算法控制，通过肌电传感器获取佩戴者的肌电信号并迅速做出相应动作。将假肢传感器的信号处理传递给佩戴者进行协同控制并提高假肢控制的稳定性和精度，是目前智能假肢领域的主要研究课题。

　　3　人机混合智能在军事领域的应用

　　3.1　智能外骨骼设备

　　在现代化战争中，地面作战部队仍然具有决定性意义，因此发展智能外骨骼成为各国军事研究的重心。由于士兵在作战时需要背负各类轻重火器、弹药以及其他作战装备，导致士兵负重量的增高，影响其战斗水平的发挥。未来的数字化单兵外骨骼，将集成武器、装具和各种其他配件于一体，协助士兵能够在艰难的自然环境下作战。在逐渐趋于信息化、智能化的未来战争中，可以预见短兵相接的场面仍然频繁。因此，外骨骼的研究与应用已成为一项世界各国都在关注的关键技术。

　　3.2　人机混合智能技术在航空军事领域的应用

　　人机混合智能技术在航空军事领域的应用，主要分为感知、判断、决策和执行4个方面。当前对空战战场的态势感知，主要通过超视距态势运用传感器的捕获来实现，而视距内的信息则主要依靠飞行员的个人视觉。在当前的军用飞机舱中，飞行员需要随时通过种类繁多的机载设备接收战场信息，导致飞行员面临着信息严重“过载”的问题。这一环节能够由人机交互全程完成，从而发挥人机交互在执行环节的优势，实现人机功能互补，提升人与系统深度综合的能力状态。

　　4　人机混合智能在交通领域的应用

　　4.1　基于人机混合智能的地铁列车智能驾驶系统

　　由于列车具有复杂的运行环境，使得单纯的人工智能以及大数据、云计算等技术无法完全保障系统的运行安全。人机协同的混合智能系统通过将列车运行状态的安全监控与人工智能技术相结合，应用于列车的智能驾驶系统，极大程度地保证了列车运行过程中的安全性和条理性。

　　4.2　人机共驾

　　近年来自动驾驶已经也成为汽车工业、自动化等领域的研究方向。目标是能够由机器完全取代人在驾驶场景中的角色从而实现无人驾驶。现阶段自动驾驶技术仍不够成熟，完全的无人驾驶技术在相当一段时间内还无法实现。因此，相对成熟的人机共驾技术是当前所有驾驶团队面临的重要课题。

　　5　人机混合智能技术的展望与审思

　　作为新一代人工智能技术的发展方向，人机混合智能不同于人类智能和传统的人工智能，是一种跨越物种、属性结合下的智能科学体系，开启了一种新型智能形式。

　　与此同时，还需要思考人机混合技术涉及到的一系列问题。以脑机融合技术为例，该技术不可避免地引发了一系列本体论重构与价值体系的重塑问题，带来了深刻而严峻的现实隐忧。因此，在兴奋于这项技术飞速发展的同时，需要注重其带来的更为迫切的亟待解决的问题。总体来说，人机混合智能技术在飞速发展的同时，也带来了深刻而严峻的现实隐忧。在享受这类技术所带来的实际效益的同时，应当保持审慎、清醒的态度面对相应潜在的威胁。

　　作者简介：孙艺航（2000-）,男，山东日照人，山东科技大学，研究方向：数学与应用数学。

　　参考文献

　　[1]葛松，徐晶晶，赖舜男，等. 脑机接口：现状，问题与展望[J]. 生物化学与生物物理进展，2020，47（12）：1227-1249.

　　[2]李静雯，王秀梅.脑机接口技术在医疗领域的应用[J].信息通信技术与政策，2021（2）：87-91.

　　[3]徐如祥.脑芯片-脑机接口治疗技术进展[J].中华脑科疾病与康复杂志（电子版），2020，10（6）：383-384.

　　[4]吴敏文.脑机接口军事应用的潜力与挑战[J].军事文摘，2021（1）：56-60.

　　（责任编辑：周羿廷）