脑机接口帮助管理工作量在国防领域的应用

随着数据可用性的增加，再加上相应的分析需求，机器循环中对人类的要求变得越来越高，并挑战着面对这种认知浪潮的最有能力的头脑。QinetiQ高级研究员兼培训和人类表现首席科学家Helen Dudfield博士研究了脑机接口（BCI）可以帮助管理工作量的方式，以及在国防领域及其他领域的可能应用。

在许多方面，大脑仍然是一个鲜为人知的“黑匣子”，神经科学知识还处于相对起步阶段。然而，随着神经学研究的发展，我们开始对大脑的功能以及我们如何在未来优化其性能有更深入的了解。尽管神经科学是一门相对较新的学科，但BCI在其开发和应用中发挥着重要作用。

BCI可以被视为人体增强领域的一个子集 - 该领域涉及通过各种方式改善人类表现。用最简单的术语来说，BCI使用各种传感器和算法数据将大脑的电活动连接到外部设备。通过更准确地了解大脑功能，以及不同的外部刺激如何影响我们的大脑对任务或挑战的反应方式，研究人员可以开始探索我们如何解锁大脑的其他部分，以及我们如何更好地应对压力。在寻求提高基于工作的绩效方面，这正成为一个特别有吸引力的概念。例如，BCI可用于管理工作量，精神疲劳和提高注意力持续时间。

过载和欠载

今天的国防及其他人员处理的数据（和数据源）比以往任何时候都多。庞大的信息量，以及在评估决策时需要考虑的所有因素，都可能导致认知过载和分析瘫痪。这使得领导者被提出的大量选择所淹没，使他们无法决定明确的前进路线。从军事角度来看，快速、准确的决策至关重要，这可能导致代价高昂的延误。

内部和外部也有一些压力，可能会给军事人员带来负担，尤其是那些在前线执勤的人员。如果不加以控制，严重的压力会模糊判断，阻碍表现，并促进极端和超出一个人正常本性的决策。BCI的发展为研究人员提供了乐观的信念，即我们很快就会拥有管理高压力工作环境的工具，特别是通过它们简化信息，监控和应对刺激的能力。

防御只是BCI可能用途的一小部分。它还可能在医学上看到很多未来的用途 - 例如，帮助治疗退行性脑部疾病，重建中风患者的语言，帮助瘫痪的人，以及通过脑机刺激刺激记忆和语言等领域。对BCI的医疗应用的研究正在继续快速推进。最近，总部位于美国的公司Synchron获得了FDA的批准，用于使用侵入性BCI治疗肌萎缩侧索硬化症 - 一种影响神经细胞的进行性疾病。虽然他们是仅有的两家获得FDA批准的BCI开发商之一，但其设计可能对患者的治疗产生重大影响，包括退伍军人的康复。

BCI可以提供一种方法来优化在高压力环境中工作的军事人员的大脑功能，或者需要以思维速度采取行动的平台。

BCI可以大大增强人机协作。具有响应操作员需求的“自适应”BCI可以帮助避免这种认知过载（或欠载）。例如，如果系统知道操作员不堪重负，则可以减少信息的显示或将焦点指向更重要的区域。BCI还可以提供一种控制机制，例如，解放双手并允许以“思维速度”进行操作，减少反应时间。这种能力对于战斗机飞行员或前线人员来说是无价的，因为快速反应很重要。

学习和决策

BCI的另一个兴趣领域是学习和教育。BCI为研究人员和教育工作者提供了一个现实的机会，可以理解和分析大脑对不同学习方法的反应。这为每个人量身定制教育计划提供了机会，并促进比平时更快地适应新的概念、技能和想法。因此，毫不奇怪，BCI正在教育背景下进行探索，无论是用于军事还是非军事用途。例如，美国空军研究实验室一直在探索将BCI与增强现实相结合，作为其个性化神经学习系统（iNeuraLS）计划的一部分，旨在加快人员的技能获取。

人工智能在帮助做出简单决策方面得到了普遍的用途，但埃塞克斯大学最近的工作正在探索使用BCI作为群体复杂决策的辅助手段。研究人员的系统确定了“决策信心的神经和行为相关性。..。..用于实时估计和预测决策信心和用户心理状态。..以及识别有效群体合作的行为、生理和神经标志物。

BCI 的下一步是什么？

很明显，BCI的研究和应用将继续快速发展。神经科学家正在继续探索该技术在适应我们的工作方式、应对压力以及处理伤害或疾病方面的潜力。不太确定的是BCI在中长期内将采取的具体形式。截至今天，脑电图“网”是一种相当常见和非侵入性的BCI形式，而用于感知神经元（或神经元组）反应的更具侵入性的细丝阵列处于早期阶段。后者面临感染和不稳定问题。这一点，再加上道德和风险问题，导致许多国家甚至对测试侵入性设备犹豫不决。

然而，在过去几年中，已经对非侵入性BCI进行了大量研究 - 特别是在国防工业中。我们也看到了在健康和工作负载管理方面的有前途的应用，但即便如此，这些设备仍处于开发的早期阶段。我们相信，非侵入性BCI可能会成为人体增强系统规范的一部分，帮助我们优化决策、性能和知识保留。然而，侵入性系统的未来不太确定，目前很难设想在医疗环境之外大规模采用。

审核编辑：郭婷