人機交互:站在產業化落地的門口

　　腦機接口、AR眼鏡、智能語音、肌電手環、隔空手勢識別……

　　年初，馬斯克讓猴子玩上乒乓球游戲;歲末，他又宣布腦機接口裝置有望明年在人類身上使用。與此同時，Meta公司(前身為Facebook)開放元宇宙平臺，百度內測元宇宙產品“希壤”，京東宣布打造智能“數字人”……

　　2021年，從基礎研究到應用落地，人機交互領域風起云涌。不管是智能健康、元宇宙，還是自動駕駛領域的蓬勃發展，似乎都表明，人機交互正站產業化落地的門口……

　　“我們研發的高通量超柔性神經電極已通過科研臨床倫理審批，即將開展腦機接口人體臨床試驗。”中科院上海微系統所副所長、傳感技術聯合國家重點實驗室副主任陶虎對《中國科學報》說，“安全穩定地大規模采集人體大腦的神經元信號并進行閉環調控，將實現病人感知和運動功能的修復。”

　　腦機接口技術正越來越多地給患者帶來便利。今年5月，斯坦福大學研究人員在《自然》發表封面論文，開發出一套皮質內腦機接口系統，可以從運動皮層的神經活動中解碼癱瘓患者想象中的手寫動作，并將其轉換為文本。借助該系統，受試者(因脊髓損失癱瘓)每分鐘可以打出近百個字符，且自動更正后的離線準確率超過了 99%。

　　不久前，馬斯克表示，希望明年能在人類身上使用Neuralink 的微芯片裝置。該芯片將用于治療脊髓損傷、帕金森氏癥等腦部疾病和神經系統疾病。目前，相關技術正在等待美國食品藥品監督管理局的批準。

　　“腦機接口領域已經蓄積了相當的技術，有望成為解決大腦疾病的利器。”陶虎說，“大家都在搶占臨床應用的先機，明年可能會實現技術落地應用。預計兩三年內，國內會出現可媲美馬斯克Neuralink的獨角獸企業。”

　　“人機交互將引申出新的萬億級市場。”國際信息顯示學會(SID)全球秘書長、福州大學特聘教授嚴群這句判斷，也囊括了元宇宙這個巨大的市場。

　　有人稱2021年是“元宇宙元年”，也有人認為這不過是“舊瓶裝新酒”。但無論如何，元宇宙已是今年人機交互領域繞不開的話題。

　　“元宇宙是虛擬現實、增強現實和混合現實的綜合，它實際上并非新的東西。”北京郵電大學人機交互與認知工程實驗室主任劉偉告訴《中國科學報》，“元宇宙是現實世界和虛擬世界跨越未來的發展方向，但還有些技術問題未能很好地解決。”

　　在真實世界里，人機交互問題和人機環境系統的混合問題未能很好地解決。真實世界的人機交互中，不管是輸入、處理還是輸出過程中，客觀數據、主觀信息和知識依然不能完美融合。

　　劉偉認為，無論真實世界還是虛擬世界，人類和機器決策都有“快決策”和“慢決策”過程。人類決策有時依靠邏輯決策多些，有時利于直覺決策多些，這種“混合決策”不斷變換，而且很難找到變化規律。這方面的問題機器決策目前還未能解決。

　　“元宇宙還處在畫餅的前期階段。”劉偉說，“因為它的底層的機理沒有解決——人在真實世界里未能完美解決人機交互的問題，帶到元宇宙里同樣不能解決。”

　　談到人機交互，劉偉認為第二個不能不說的問題是“復雜領域”。

　　“今年的諾貝爾物理學獎，也給了提出復雜系統預測氣候變化的模型。”劉偉說，“人機交互也是一個復雜系統，它既包括重復的問題(復)，還包括雜亂的、跨域協同的問題(雜)。”

　　劉偉認為，從智能的角度說，復雜系統包括三個重要組成部分，一是人，二是裝備(人造物)，三是環境。這其實是多個事物之間的相互作用，交織在一起，既糾纏又重疊的“人機環系統”問題。

　　“在人機交互中，機器強在處理‘復’的問題，人擅長管‘雜’的事——跨域協同、事物間平衡等。因為人們還沒找到復雜事物的簡單運行規律，所以，解決所有智能產品、智能系統，要從人、機、環這個系統里找它們的結合、融合和交互。而且，人要在這個系統中處于主導地位。”

　　人機交互領域引起劉偉重視的第三個現象，是“人工智能幫數學家發現了一些定律”。