2008年1月10日，在美國北卡羅來納州的杜克大學里一個實驗正在進行。這次的“女主角”是一只名叫艾多亞的母猴，高約81厘米，體重約5.5公斤?，F在它正站在一臺為它量身定做的跑步機上——因為畢竟不是直立行走的人類，所以這部跑步機上安裝了供它的上肢握扶以保持身體平衡的支架。
     要讓活蹦亂跳的母猴子老老實實呆在跑步機上準備跑步，可不是一件容易事。兩個月前，研究人員們開始煞費苦心地進行訓練：他們讓艾多亞用前肢抓住跑步機的支架，每天以不同速度向前或向后走15分鐘。而艾多亞似乎還很樂意——它每次完成這些功課之后，就可以吃到最喜歡的葡萄干和雀巢脆谷樂。

    美國猴子遙控日本機器人
   
    研究人員興師動眾，并不只是為了看一只猴子怎樣在跑步機上跑步。事實上，他們在猴子身上動了手腳：它的腦部主管腿部運動的部位，被植入了若干個電極——這些電極會記錄它250到300個神經元的活動信號。一部分神經元在猴子實際運動時會發(fā)出信號，有些則在腳接觸地面時才有反應，還有些在預測下一步動作時開始活動。它的腳踝、膝蓋、臀部被涂上了螢光物質，以便高速攝影機捕捉它的行走，然后利用計算機推算出它將要行走的腿關節(jié)位置。
    結合腦部的神經信號及錄像畫面，研究人員將數據轉為電腦可判讀的格式，而這種格式能夠以90%的精確度在“艾多亞”腿部運動的前3到4秒鐘預測出它的動作排列。這些排列數據都將被傳入高速網絡，通過鋪設在北太平洋海底深處的通信電纜，最終傳送到大洋彼岸的日本京都。日本科學技術振興機構的當地實驗室里有這次實驗的“男主角”。
   “男主角”的代號是“CB”，意為“計算之腦（Computational Brain）”。它身高約155公分，體重約85公斤，有51度的移動自由度，出自ATR計算機神經系統科學實驗室的陳戈登及其團隊之手。它能夠做一系列與人同樣的動作，包括跳舞、蹲起等。它腳下裝備的傳感器甚至可以“感覺”地面。CB之所以在本次試驗的“男主角海選”中脫穎而出，正是源自它出色的模仿人類運動能力。
    實驗的目的現在可以揭曉了——讓艾多亞通過它的大腦活動遠程遙控身在日本的“CB”。這種“意念移物”的想法乍一聽像是天方夜譚，而事實上全世界的科學家們已經不遺余力地進行了二十余年的研究。這些研究被統稱為腦機接口（BCI，Brain Computer Interface）。
    BCI是指不依賴于大腦的正常輸出通路（即外圍神經和肌肉組織），就可以實現人腦與外界（計算機或其它外部裝置）直接通信的系統。這種通信是雙向的，一方面外界的信息（聲音、需要記憶的內容等）可以直接傳入大腦，電子耳蝸、記憶芯片就屬于這種；另一方面則是通過大腦直接控制外界環(huán)境——這也是這次實驗的目的之一。
    現在，兩地實驗室里的所有人都注視著分別站立在眼前和通過視頻信號呈現在大屏幕中的兩位“主角”，包括這場實驗的“總導演” ——杜克大學神經學專家米格爾·尼科莫里斯博士。他利用猴子做BCI試驗已經不是第一次了——早在2003年，他的研究小組就通過實驗證明，猴子可以靠意念控制機器手臂做伸和抓的動作。
 
    機器人一小步，靈長類一大步
   
    尼科莫里斯不是唯一的先行者。2004年7月，美國布朗大學的一個研究小組就宣布，他們成功地將一片傳感器通過外科手術植入受試者的腦部中，并采集到了意念信號。這種傳感器只有嬰兒用阿司匹林大小，上面帶有100個比發(fā)絲還細的微電極。
    盡管布朗大學的臨床試驗得到了批準，但這種方式仍具有很大的風險——頭骨鉆孔植入電極有可能感染和損傷大腦，而且并不是誰都愿意在自己的大腦里放入一塊金屬片。
    與布朗大學的侵入式（人腦植入電極）BCI系統不同，清華大學生物醫(yī)學工程系高上凱教授和洪波副教授領導的研究團隊選擇了一種對人體更為安全的模式：受試者的頭上僅僅需要帶上一頂電極帽。2006年6月，他們成功進行了一項試驗：兩名受試的學生頭戴電極帽用意念控制兩只機器狗在地毯上踢了半天足球。
    尼科莫里斯的科研團隊認為，相對侵入式BCI系統而言，電極帽能得到的信號效果和信息采集速度不夠強大。何況，他手頭有一個有力的盟軍——猴子艾多亞。它和人類一樣是靈長類動物，腦部結構相似，而且它對實驗的安全性從不會提出異議。
    現在，艾多亞按照工作人員的指示開始走動了，它的腦信號也開始源源不斷地傳入“CB”的執(zhí)行器。艾多亞的腦部記錄顯示，它和機器人每邁一步，它的神經元都會產生電脈沖。 
    艾多亞行走的時候，“CB”以完全相同的速度行走。艾多亞可以從安裝在跑步機前面的巨大屏幕上看到“CB”的雙腿。如果艾多亞能讓“CB”跟它同步前進，研究人員就會給它食物獎勵。艾多亞的腦信號傳給“CB”，“CB”的錄像再傳回給艾多亞，整個過程不到1／4秒。
    試驗進行一小時后，研究人員耍了個把戲——他們把跑步機停了。所有人都屏住呼吸：艾多亞會怎么做？它兩眼牢牢盯住“CB”的腿，像傻了似的。研究人員又給了它大量的獎勵，突然，“CB”又開始接著走動了！ 兩地的實驗室都沸騰了。艾多亞用意念讓“CB”繼續(xù)走了整整３分鐘。
    艾多亞的腦信號顯示，在這個過程中，它只注意機器人的腿而不是它自己的腿。尼科莫里斯博士解釋說，視覺是腦部一個強有力的主要信號。在早期測試中，人們發(fā)現猴子運動皮質20%的大腦細胞只有在機器手臂運動時才被激活，這意味著像機器手臂和腿腳這樣的工具能通過學習被動物大腦所操縱。受視覺的強烈刺激，這些運動皮質（也就是植入電極的區(qū)域）接收到機器人腿部的動作畫面，條件反射地產生指揮信號，這些信號直接傳向了自己的腿部。
     這次試驗證明，靈長類動物可以運用意念讓機器人做出某些動作。尼科莫里斯博士說：“這對機器人來說是一小步，對靈長類動物來說是一次大飛躍。”
    在不久的將來，艾多亞將從此機器人那里獲得更多的反饋，以形成細微的刺激，使神經元專門感知機器人腿腳的觸覺。當機器人的腳接觸到地面時，傳感器將探測壓力，并計算出力的平衡。這些信息直接反饋到猴子的大腦時，它甚至能感覺到機器人的腳接觸到了地面。這一次，科學家向猴子艾多亞提出的要求是：通過其思維讓“CB”走過一間屋子。
    尼科莫里斯博士說：“我們已經證明，機器人能從各種系統中直接獲取信號，這同樣包括生物系統。” 他確信這樣的研究能給罹患肢體殘疾的患者們帶來福音。他的團隊正研究將電極植入這些患者的大腦表層中，利用同樣的技術記錄大腦活動，翻譯并輸出指揮胳膊運動的神經元信號。接著，患者癱瘓的胳膊將加配一套帶有馬達和傳感器的機械臂，這套裝備能直接受大腦信號的指揮。他自信地說：“2008年底，這批人就可以用思維來控制機械臂的運動。這不再是某個科幻故事的情節(jié)。”