天宫首试在轨脑机交互 航天员思维活动转化操作指令

　　大公网9月22日讯 综合新华社、人民日报、北京青年报、中通社报道：世界首套在轨脑─机交互及脑力负荷等测试系统日前随天宫二号飞天。待神舟十一号和航天员到来，天宫二号将开启人类史上首次太空脑─机交互实验。此实验可将航天员的思维活动转化为操作指令，并监测航天员的脑力负荷等状态。

　　据项目主要负责人、天津大学精仪学院教授明东介绍，航天员在太空环境中，完成复杂作业任务受到极大的限制，脑─机交互可不依赖外周神经和运动系统，将航天员的思维活动转化为操作指令，同时又能监测航天员的脑力负荷等神经功能状态，实现人机互适应，减轻作业负荷，是最理想的人机交互方式。

科研人员测试脑—机交互系统。天津大学供图

　　创新技术领先欧美

　　脑─机交互一直被列为美国最优先支持发展的颠覆性创新技术之一，“这将是中国人领先欧美开启的一次太空脑─机交互实验征程。”明东说。“只要这次设想可以实现，就迈出了脑─机交互在太空的坚实一步，中国人应该是第一个做到这一步的。我们会记住这一刻，就像阿波罗登月一样，他本人的一小步，但是人类的一大步。”明东说。

　　明东介绍，天宫二号除了技术验证外，未来的脑─机交互项目还有望进行科普展示。

　　对于为何要在太空开展脑─机交互研究？明东介绍，人类大脑被称为“三磅宇宙”，探索宇宙与探索大脑存在天然的关联，脑─机交互将是未来人─机通信交互的最高形态。

脑—机交互系统项目负责人明东。天津大学供图

　　实时了解航天员感觉

　　他表示，通过脑力负荷与视功能测试系统，可以实时获取并解析航天员在作业任务时的感觉（视觉）和认知（脑力负荷）功能相关的生理信息变化。在轨脑─机交互系统针对太空飞行过程中的各类约束条件开发了适于在轨环境的高识别度、高稳定性的脑─机交互自适应检测设备与处理技术，构建了针对航天员个体的高度个性化定製的脑─机接口判别模型，设计了脑电特徵强化诱导训练策略，优化了脑电特徵与系统模型的耦合效率，大幅提升了脑─机在线操作的工作。

　　此次在执行载人航天空间实验室任务中，天津大学神经工程团队技术将为天宫二号的航天员太空中期驻留验证等作出贡献，是天宫二号航天载人工程重点项目。

　　明东曾通过纪录片《生命密码：三磅的宇宙》向世界解读“脑机交互”这一项令人激动的科技成果。他们贴切地将这一计划称为“天地同心”或者“太空谛听”，因为可以让地面的机器人分身传达着远在万里之外、太空之上的航天员的某些思想。这一计划若能成功，希望能够吸引更多人来关注脑─机交互技术，关注中国神经工程前沿科技的发展。

　　天宫二号实验搭建液桥

　　中国科学家将在天宫二号搭建一座液体的桥。液桥是“太空微重力流体力学研究”的一个重要课题。在重力消失后，液体表面张力大显神威。于是，可以建立起大尺寸的液桥。目前，国际空间站已经做出直径50毫米的液桥。

　　专家介绍，太空中的液桥可以产生热毛细流动。当液桥两端的温度不一样时，一端热一端冷，在液体表面张力的作用下，就会产生热毛细流动。

　　由于地面浮力效应的掩盖，热毛细效应一度被忽视。科学家们曾经以为，只要没有重力，对流就会消失。那么，在太空中将是理想的无对流环境，如果在这种环境中製造高纯度晶体，将得到高纯度的单晶。

　　因此很多科学家专门在国际空间站和探空火箭上开展晶体生长实验。但实验结果却让科学家大失所望，晶体还是有条纹缺陷。

　　最后，科学家发现，在微重力环境下，虽然浮力对流消失了，但在地面上名不见经传的热毛细对流却起作用了。中国科学家一直期待能在空间微重力环境开展实验，揭开热毛细对流的神秘面纱。

　　经过多年努力，“液桥热毛细对流”研究项目终于在天宫二号开展，这也是中国第一次在微重力条件下开展液桥热毛细对流实验。

　　该项目主任设计师、中国科学院力学研究所研究员康琦介绍，这实验的目的是研究在温差诱导的表面张力驱动下，液体会有什样的特殊流动规律。

　　据介绍，天宫二号上的液桥热毛细对流实验箱重13公斤，大小比普通台式电脑还要小。

　　康琦说，搭建液桥使用的液体是一种低黏度硅油，这是很多化妆品中的成分。实验设计这座液桥的直径是20毫米，桥的“跨度”范围是3至20毫米。如果是在地球上，这样的液桥“跨度”只能做到4毫米。科学家要尝试在太空里做出130多种不同情况的液桥。

中船重工数字化车间。资料图片

　　中船重工首用焊接机器人

　　由中国船舶重工集团研製的中国首套具有完全自主知识产权的船舶製造多功能舱室焊接机器人，已在大连船舶重工集团顺利通过试用期，正式焊接造船。该机器人的研製成功使中国成为世界上第四个拥有该种先进技术装备的国家。

　　中国船舶重工集团介绍，通过配备多种焊接机器人替代人工作业，船厂的车间也越发“智慧”。一线员工只要在信息化电子终端操作机上使用条码数据採集技术，就可以实时跟踪製造情况、採集数据和信息等。

　　此前，中国大部分船企造船效率仅是日韩等国家水准的30%。中国船舶重工集团有关负责人表示，船舶製造多功能舱室焊接机器人“上岗”后，中国船舶的分段製造能力接近日韩先进船舶企业水准，车间能耗降低10.8%，设备有效利用率提高30%。

　　预计到2018年，中船重工将建设7家智能製造试点示范企业，2020年前建立起较为完善的智能製造标准体系，实现基础共性标准和关键技术标准全覆盖。

　　天大“神工”拥64发明专利

　　（记者赵大明、通讯员靳莹天津报道）世界首套在轨脑─机交互及脑力负荷等测试系统主要负责人、天津大学精仪学院教授明东带领的天津大学神经工程团队（天大“神工”）拥有64项授权国家发明专利，1项软件著作权，是完全意义上的中国“智”造的自主知识产权技术集群。

　　天大“神工”长期从事以助老、助残、助特为目的的新一代脑─机交互基础理论与关键技术方面的研究工作。他们陆续设计出适用于全肢体中风康復的纯意念控制人工神经机器人系统“神工一号”、“神工二号”，并在多地医院临床测试成功，曾被评为“中国可能改变未来的十大科技成果之一”，有力推动新兴的脑─机交互技术在临床康復领域的发展与应用。

　　2012年3月，天津大学神经工程团队与中国航天员中心人因工程重点实验室签订战略合作协议，致力于中国在轨脑─机交互装置与技术的研製和发展，其间进行了多次原理演示和可行性论证，尤其近一年中团队先后完成了所需的5个软硬件子项目的开发和调试，开展地基人体实验近千次，最终通过了航天员中心的严格评审。“这是研究团队首次参与航天型号任务，师生们为此付出了艰苦的努力，积累了宝贵经验。”明东教授说。

　　华实现量子隐形通信传输

　　中国科学技术大学教授潘建伟、张强等与相关单位合作，日前在合肥量子城域通信试验网上首次实现预先纠缠分发的独立量子源之间的量子态隐形传输。量子隐形传态是一种传递量子状态的重要通信方式，通俗地讲，就是将编码在光子中的量子信息从一个地点远程传输到另一个地点。

　　张强介绍，现有的量子保密通信主要通过量子密钥对信息进行加密传输，随技术发展，最终的量子保密通信将实现量子信息的传输，通过光纤网络进行量子隐形传态有望极大提高互联网连接的安全性和强度。然而，利用光纤网络进行长距离量子隐形传态需要独立的光源，且在长距离传输后，两个光源的光束没有差别，成为量子隐形传态的技术挑战。

　　量子隐形传态是一种利用分散量子缠结与一些物理信息的转换来传送量子态至任意距离的技术。它传输的是量子态携带的量子信息，在量子纠缠的帮助下，待传输的量子态在一个地方消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方出现。

　　必须说明的是，量子遥传并不会传送任何物质或能量。这样的技术在量子信息与量子计算上相当有帮助。然而，这方式无法传递传统的资讯，因此无法使用在超光速的通讯上。

大公报9月22日A5版