脑机与虚拟仿真,科幻变为现实的新质生产力良性循环
“任何足够先进的科技,都与魔法无异。” 科幻小说《2001太空漫游》的作者亚瑟.克拉克曾经说过这样一句不无道理的话。在茫茫多科幻作品中,有着茫茫多看似遥不可及,甚至是有如永动机这样被论证为永远无法实现的技术。
但凡事总有例外。以视觉为突出体验的先进科技,往往更易于实现。这其中,全息影像、虚拟仿真都已经降临我们的现实生活。而与虚拟仿真技术息息相关的脑机技术,也逐渐被人类掌握。
素来以技术狂人形象示人的马斯克,已经涉足脑机这一领域,其专门创立脑机接口公司Neuralink。在马斯克的理解中,AI将为人类服务而不是成为人类未来的毁灭者。他认为人类必须借助脑机,获得不亚于AI的能力并掌控机器人。
虚拟仿真技术与脑机融合的前景
一切将科幻变为现实的动机与努力都足够伟大。当然,脑机的应用前景并不只是让人类匹敌或掌控AI机器人如此宏大,更为“接地气”的用途则是,帮助治愈或缓解神经疾病,以及帮助失能患者获得康复或辅助行动力的希望。
目前,大约有4000多种罕见病,其中1700种属于脑病,有认知障碍表现的神经疾病,如阿尔茨海默症、帕金森病、精神分裂症等,正以惊人的速度影响着全球人口的健康。对于重大脑病的预防和治疗是目前研究的重点。
国内的科学家正在研究脑机接口与虚拟现实技术结合的“数字疗法”。脑机接口技术可以实时监测患者的脑电活动,分析其在这些任务中的表现,并为医生提供精准的数据反馈。而虚拟现实技术的沉浸感与逼真性,为患者提供一个可参与、可互动的训练平台。
今年年初,工业和信息化部、教育部、科学技术部、交通运输部、文化和旅游部、国务院国有资产监督管理委员会、中国科学院七部门联合发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,全面布局未来产业,推动前瞻新赛道,加快传统产业转型升级。
这其中便提到“突破脑机融合、类脑芯片、大脑计算神经模型等关键技术和核心器件,研制一批易用安全的脑机接口产品,鼓励探索在医疗康复、无人驾驶、虚拟现实等典型领域的应用”。
虚拟仿真技术助力神经科学人才培养
脑机本身已经涉及信息技术与神经科学两个不同领域,脑机与虚拟现实的交融更是不同学科交叉的产物。在这一技术落地之前,人们必须攻克重重难关,对复杂的神经系统开展研究,探索生物电信号的奥秘。
在已知宇宙中,人类大脑是最复杂的物体之一,大脑中含有超过1000亿个神经元,每个神经元拥有超过1000个突触与其他神经元形成连接。运动、感知、痛觉等生物信号都是通过电信号进行传递。其既具有普遍性,又具有特殊性。
无论是研究还是教学,生物神经信号都自带较高的难度系数,而传统的教学手段在相关人才培养方面更是显得捉襟见肘,单纯的知识灌输无法在这项极具探究性的课业中启迪受众,细微而复杂的神经信号又难以直观呈现,这让课程内容显得枯燥乏味又难于掌握。
恒点与南京航空航天大学开展校企合作,创新地将虚拟仿真技术用于相关教学,共同开发脑神经元网络电信号微电极采集与分析虚拟仿真实验。循序渐进的课程设置,合理化教学难度;交互式实验操作,培养学生的实操与探究能力,弥补传统教学的不足。
本实验的开发十分重视实现科研反哺,令学生在学习过程中实现认识、掌握、应用,将所学理论知识与科研实践相结合,缩短在校学习至职业岗位的距离。为此,恒点与校方共同打造的这一项目,还融入了思政教学内容,帮助学生树立科教报国的爱国思想。
结语
从实践中来,回到实践中去。展望脑机与虚拟仿真技术融合发展、造福人类的未来,我们必须立足当下,打好基础。人才是新质生产力发展的第一要素,人才先行是新质生产力发展的基石,相关人才的培养是脑机开发的第一步。
为此,技术资源、资金投入和政策支持都将在科技生产力中发挥重要作用。按照发展新质生产力要求,畅通教育、科技、人才的良性循环,完善人才培养、引进、使用、合理流动的工作机制。
利用虚拟仿真技术开展神经科学人才培养,进而反哺相关产业发展,实现新质生产力发展的题中之义。
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