從生物智能到人工智能：如何再造缺失的人手？

????????警用裝備網(wǎng)訊：?　　人手在日常生活中起著不可或缺的重要作用。從大猩猩、黑猩猩和人的共同祖先到現(xiàn)代人，經(jīng)過數(shù)百萬年的演化，才有了人手今日這樣靈巧、高效的功能。然而，在現(xiàn)實(shí)生活中，數(shù)以億計(jì)的人正遭受著肢體活動(dòng)和功能障礙的困擾，其中很大一部分是手部殘疾。人手的缺失使患者的生活質(zhì)量大幅降低甚至喪失生活自理能力，失去平等的就業(yè)機(jī)會(huì)，這將給個(gè)人和家庭帶來災(zāi)難性的后果。

　　20世紀(jì)以來工程科學(xué)、醫(yī)學(xué)和人工智能的飛速發(fā)展提供了一種潛在的可能性：我們是否能創(chuàng)造出一種由人類神經(jīng)信號(hào)控制的人造手來復(fù)現(xiàn)人手的自然運(yùn)動(dòng)功能，從而替代缺失的完美自然手？

　　出于自然規(guī)律探索和工程與醫(yī)療應(yīng)用的需要，美國政府專門啟動(dòng)了革命性假肢研究計(jì)劃，它的宗旨是要研制與人體殘肢自然融合的革命性假肢。與此同時(shí)，歐盟也啟動(dòng)了上肢神經(jīng)康復(fù)機(jī)器人研究計(jì)劃，它的宗旨是要賦予人-機(jī)系統(tǒng)非常自然的人機(jī)交互能力。在我國，國家基金委也把生物制造與仿生制造新原理、新方法列為共融機(jī)器人的重點(diǎn)資助方向。由此可見，代表神經(jīng)科學(xué)、信息科學(xué)、人體運(yùn)動(dòng)機(jī)能學(xué)與電子工程學(xué)等多學(xué)科前沿之一的機(jī)器人假肢手(robotic prosthetic hand)研究正引起全球的關(guān)注。

如何利用機(jī)器人假肢手重建人手運(yùn)動(dòng)功能？(pexels/cottonbro studio)

　　最近，《國家科學(xué)評(píng)論》(National Science Review, NSR)在線發(fā)表了觀點(diǎn)文章 “In pursuit of reconstructing missing human hands”（Xuan Gong, Bai-Yang Sun, Qi-Ning Wang, Cai-Hua Xiong*）。

　　文章認(rèn)為，目前關(guān)于機(jī)器人假肢手的研究主要集中于應(yīng)用層面，即，基于現(xiàn)有的科學(xué)規(guī)律認(rèn)知，開發(fā)新的和利用現(xiàn)有的技術(shù)手段，對(duì)于如何使用神經(jīng)信號(hào)控制假肢手、重現(xiàn)各種各樣的人手運(yùn)動(dòng)這一科學(xué)問題進(jìn)行工程實(shí)踐和臨床應(yīng)用方面的研究。得益于相關(guān)領(lǐng)域人工智能和模式識(shí)別技術(shù)的快速發(fā)展，近年來假肢手在復(fù)現(xiàn)人手模式運(yùn)動(dòng)方面取得了重要進(jìn)展。然而，不可忽視的是，盡管經(jīng)過了近70年的發(fā)展，假肢手在人神經(jīng)信號(hào)的控制下，仍局限于復(fù)現(xiàn)有限的功能運(yùn)動(dòng)，離重現(xiàn)人手自然運(yùn)動(dòng)能力的目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)。

再造人手科學(xué)實(shí)踐的70年發(fā)展歷程

　　文章在深入剖析當(dāng)前研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一些建設(shè)性的觀點(diǎn)。文章認(rèn)為，人造手還不能和自然人手相媲美的根本原因在于對(duì)人手運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)知還存在局限性。我們?nèi)祟愂欠裾嬲斫饬巳耸肿吭降倪\(yùn)動(dòng)和操作能力到底是怎么形成的？研制人造手的科學(xué)實(shí)踐能否反過來幫助理解人手內(nèi)在的運(yùn)動(dòng)智能和承載的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？再造缺失的人手本質(zhì)上是觀察現(xiàn)象、認(rèn)識(shí)規(guī)律、創(chuàng)新機(jī)械、驗(yàn)證原理等不斷螺旋演進(jìn)的過程。

　　國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確將機(jī)器人作為人工智能研究的重要載體，加強(qiáng)對(duì)人機(jī)共融機(jī)器人的探索研究大有可為。

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