第一次在知乎回答问题。看到上面的都说了一点，但是貌似基本都不是业内的，几个重要的点都没说到。这个东西国内清华、天大、上交、浙大还有我们学校也在做，就在我们实验室，当然不是我的小组。。我们组搞四足机器人的，就是刚被Google收购的波士顿动力公司那款。不过基本的科普我也能做做吧。
这个的核心技术就叫BCI——人机接口技术。简单的说就是建立人和机电装置的接口，这个接口主要指的是通信接口，通过这个借口传输的信号可以使神经信号，也可以是肌电信号（ECG），还可以是动作信号，前两个比较高端，神经信号就是将人体的脑电信号或者其余体表神经的弱电信号读出来，然后放大解析，然后用这个处理过的信号去控制机电设备，比如机械手、机械腿、汽车、手机什么的。这个过程中首先第一的难点就是如何读出人体里的神经信号，我同学在上交念博士，他们实验室主页的图片就是一只手跟一只机械手放在一起，两只手摆着一模一样的手指动作，其中人的手腕被割开，然后将电极直接伸入里面接触到手部神经。。。。当然现在没有这么野蛮了，都是直接用贴片电极贴在头皮上读脑电信号或者贴在手上读机电信号，不再需要去割手割脚了，不过相关仪器都是国外进口的，跟wii差不多大，一般都几十万一台。但是能有信号就成，足够进一步处理发论文混毕业啦。
读取人体的生物电信号主要是用过做假肢，有了生物电信号就可以控制机械手机械腿实现人机合一，这个已经有商业产品了，虽然已经非常高科技了，但是还是具体应用还是很有局限性的，具体原因后面说，先说另一种军事或者电影里常见的——外骨骼机器人。这种就像大部分人都熟知的跟高达一样的，美国也已经做出了原型机，就是将跟人的骨骼一样动力机械装置与人的手、躯干、腿连起来，但是不是固连，而是外骨骼能随着人的身体运动也做协同的灵活运动，外骨骼是装了电机或者液压动力装置的（我们实验室用的是气动肌肉，力学性能跟真的肌肉很接近）。这样在人动作的时候，外骨骼随着动作提供更大的力，就好比汽车的刹车助力、方向盘助力一样。这种外骨骼的作用一是大家都知道的军事，其次就是帮助中风病人锻炼康复，所以也叫康复机器人。很多中风患者，手脚只能微微动作一下，但是基本无力，通过这个康复机器人，可以反过来刺激患者的肌肉和神经的康复。这个机器人的难点在于：一是因为人的关节自由度比较复杂，要完全模拟出人的动作会比较难；二是空间所限，用于助力的电机、液压缸什么的不好安装；三是机器人通过各类传感器感应到了人的动作后，开始做辅助施力，但是只能知道人开始运动，运动的终点在哪却无法明确，机器人的驱动部件，就是那些电机啊液压缸啊什么的不知道整个运动过程，也就不知道自己该如何动作。这个的解决办法是搞模式识别（此处因为是师兄们在做，个人理解可能有误，欢迎修正和补充），因为单纯从自由度分析貌似人的运动可以有无限可能性，但实际上人体的运动因为骨骼和肌肉的配合工作，以及人的习惯性，人体的运动大体可以分成固定的几种模式，机器人识别模式，按既定模式动作就可以了。说起来简单，不过具体做起来貌似还是很难。但是总的来说，我觉得外骨骼机器人还是很有前途的，能对大量的中风病人有很大的帮助。大家也不要只盯着军事应用了，打仗可不是什么好事。实际上这个除了美国的军事研发，日本的松下公司已经做出商业化产品了。
至于最热门的基于人机接口技术各种机器人，先说一个大前提，就是现在对于大脑的认知程度实际上非常低，也就是说大脑对于人、对于信号读取是相当于一个黑箱的，根本无法知道大脑具体在干嘛。不过好消息是，现在美国已经加大了资金来投入到人的大脑相关项目，最先突破的就是相关物理仪器，现在想获知大脑的运行状态什么的已经不需要开颅了，隔着皮肤就可以知道具体的某个神经细胞的各种状态，要知道每个大脑神经元差不多都有几千个突触伸出去，与人体多种细胞相连。整个人脑的神经元互联三维图已经开始绘制，当然这是一个庞大的工程，最近进展是已经绘制了人脑一立方厘米的神经元图。新的研究还发现，过去认为的人脑分区主管各个功能的理论是错误的，人的每一个功能的控制都需要遍布大脑的不同神经元协同工作，整个过程非常复杂，可以望见对于大脑的认识会越来越深，进展速度也会越来越快。说个题外话，钱都投入到大脑研究来了，那么别的项目，例如过去几十年非常重视的癌症研究，个人认为，反而渐渐冷下来了，貌似是因为癌症实在难以攻克，大家都失去了信心一样，至少在知乎看到的大部分关于癌症的文章，都不怎么谈具体的技术了，开头就是谈哲学，什么换个角度看癌症，癌症其实不是病之类的。。。。。真的是这样么？有相关人员能否解释下。回到正题，虽然对于大脑的研究加深了，但是大脑对于人类来说始终还是一个黑箱，我们不知道里面在干什么，我们只能检测到一些微弱的电流。
基于上面的内容，可以知道实际上这方面可以做的很有限，我发现大家都很高估了这个技术的具体能力，例如之前的三维打印机（本科毕业设计我做的就是三维打印机。。什么都搞点，没一个精的机械民工。。）。大家看到的借助外骨骼机器人踢球，MIT最近展示的成果让瘫痪病人通过脑子控制机械手来喝茶等等，很科幻，也很尖端，但这些都只能说明这个领域很有发展前途，但是才刚起步，很幼稚。这里面，并不是通过读取脑电信号然后直接解析出诸如“我要踢球”“我要喝茶”等信息，这些关于人的主观思维的信号，现阶段根本就不可能读取和解析，如果真的有一天可以用仪器随便读出人的主观思维，也就是大脑到底在想什么，那可能会对整个社会的基本伦理、运行规律产生巨大的冲击吧，也许社会会变得更美好，更大的可能是变得更可怕吧，每个人都不在有隐私了，意味着也就不再有自我。
那么踢球、喝水是怎么做到的呢？这个我只能猜一下，应该是前期不断训练的结果吧，大脑依然是个黑箱，没人知道里面到底在干嘛，但是让具体的某个人不停的想某个事，然后读取这个脑电信号，通过大量的训练，找到脑电信号里的相关特征，这样仪器再次读到含有这个特征的信号时，就知道如何动作了。但是如果想的是别的东西，我们还是会什么都不知道。看过一个清华大学的相关实验视屏。视频里，被实验人员头上戴着脑电信号探测器，眼睛盯着电脑屏幕，实验的目的是通过脑电信号控制一只玩具狗的运动。在实验中，电脑不断播放有规律的颜色图片，人眼看到这些图片后，因为这些图片的颜色和闪烁，会在人的大脑底层活动中产生一定的影响，从而使大脑产生特定的脑电信号反馈，读取这些信号分析处理后，转换成玩具狗遥控器的控制信号，就能控制玩具狗前进、后退、左移、右移了。这个实验中，实验者的大脑并不是在想“前进”“后退”等东西，而是通过看图片让大脑产生很低级的脑电反应。整个过程中人都是一种连潜意识都算不上的大脑运动，跟主观思维有关的东西依然还是个黑箱。但是不管怎么说，对于人机接口的研究，也可以反过来促进人对大脑的认识。
ps：第一次好久没写这么长的文字了，上班偷偷写的。。大家将就看，有错误的欢迎指出来。
— 完 —
本文作者：夏任司
【知乎日报】
你都看到这啦，快来点我嘛 Σ(▼□▼メ)
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