如何评价 2021 年腾讯科学 WE 大会嘉宾阵容？他们有什么成就？ 第1页

仔细看了下，这次的嘉宾阵容里，有位我校航空航天学院的老师——李铁风教授。

既然如此，那就来介绍下我校这位天才“养鱼人”吧hhh

前言

位于西太平洋的马里亚纳海沟，被称为“地球第四极”。

这里的最深处可达11千米，是世界目前已知的海洋最深处。如果把珠穆朗玛峰倒置在这里，将会完全被海水吞没。水压高、温度低、完全的黑暗，使马里亚纳海沟成为世界上最神秘，也是最难探索的地方。从1875年被发现开始，人类便从未停止了解它。

一、恐怖深海

马里亚纳海沟的自然环境，可以用恐怖形容。

根据压强计算公式，马里亚纳海沟1.1万米深度处的水压大约是1.1亿帕的压力，而我们所生活的环境中大气的压强大约为101Kpa，也就是万米水深压强的千分之一。你可以想象2000头非洲象踩在一个人的背上，亦或是一辆重型卡车压在你指甲盖上的感觉，那就是人类潜入万米深海所要付出的代价。

此外，进入马里亚纳海沟意味着无尽的黑暗，阳光永远无法抵达这里。加上这里的温度几乎一直在0度左右，人类总是难以全面探索这里。

2012年，好莱坞导演詹姆斯·卡梅隆曾独自乘坐一台名为“深海挑战者号”的深潜器进入马里亚纳海沟，这使他成为第一位只身潜入万米深海的人。当时，“深海挑战者号”配备了6.4厘米厚的承压钢板，观察孔则采用光学压克力纤维，只有这样高强度的装备才能抵挡住深海的高压，而这也让“深海挑战者号”的重量来到了12吨。如果人类总是如此全副武装，我们不知道要什么时候才能真正了解深海。

那么，有没有一种更为轻便的深海探索方式呢？

二、一条了不起的鱼

生物对环境的适应，是一种复杂的机制，这对于人类的深海探险之旅有着莫大的启示。深海生物，一般会在体内细胞中生成了一些特殊的有机小分子（如氧化三甲胺），使其与水分子紧密结合，以便蛋白质具有更大的空间，并阻止水分子进入蛋白质内部，来保证自己能够承受如此巨大的压力而不会被压成薄片。

在马里亚纳海沟深处，生活着一种深海狮子鱼。它大约只有一张A4纸那么大，却可以承受深海的超强压强，并在寒冷无光的深海中悠闲生活。科学家研究发现，深海狮子鱼的骨骼细碎状地分布在凝胶状柔软的身体中，有助于其在高压力环境下的生存与活动，能够帮助其承受近百兆帕的高压。而且，狮子鱼的皮肤组织仅仅为一层非常薄的层膜，它能使鱼体内的生理组织充满水分，时刻保持体内外压力的平衡，这就是它的抗高压秘诀[5]。

对深海狮子鱼的研究，为深海探测提供了一个全新思路。过去，我们的深海探测器寄希望于强硬的金属外壳来抵挡高压，但却从未想过，可以用一种软性材料来达到“以柔克刚”的效果。“造一个像深海狮子鱼那样的机器鱼，能行吗？”这个议题便是李铁风团队所想要解决的。

三、“仿生鱼”潜入万米深海

李铁风，浙江大学航空航天学院教授，博士生导师。在项目之初，李铁风及其团队就有了很清晰的思路：采用“以柔克刚”的策略，模仿在在马里亚纳海沟捕获的深海狮子鱼样本，来实现无需耐压外壳，便可潜入万米深海的仿生软体机器人，将深海的“狮子鱼之力”化作“机器鱼之力”，以此遨游大海。

2021年3月4日，顶级学术期刊《自然》（Nature）以封面文章的形式刊发了由浙江大学李铁风团队、中国科学院深海科学与工程研究所等联合完成的研究工作——仿生软体机器鱼。

在2019年12月，这条机器鱼成功在马里亚纳海沟坐底，随深海着陆器下潜到约10900米的海底后，在电池驱动下，按照预定指令拍动翅膀长达45分钟，成功实现了电驱动软体机器鱼的深海驱动[7]。而相比于12吨重的“深海挑战者号”，这条鱼的重量几乎可以忽略不计。

科学的探索永无止境，李铁风等人从超深渊的狮子鱼分散式骨骼和摆动的胸鳍中获得了灵感，实现了无需耐压外壳、电驱动人工肌肉的软体机器鱼，而这只是万米深海探索的一个小小起步。

它为我们带来思路：是否能够利用本项研究的机器人和相关的海底作业平台，组成一类新型的潜水器，同各种各样的作业机器人配合，共同完成海底，亦或是江河湖泊底部的探测以及巡查任务呢？更进一步，又能否模仿深海狮子鱼的组织架构，来形成鱼群一样的机器人组织，在协同算法的支撑下，共同完成更加细致完整的探索工作呢？

也许，未来的深海探测工程都将被这样一条鱼所改变。

参考资料

[1]https://person.zju.edu.cn/litiefeng#

[2]https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%A9%AC%E9%87%8C%E4%BA%9A%E7%BA%B3%E6%B5%B7%E6%B2%9F

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Mariana_Trench

[4]https://www.cas.cn/zt/kjzt/fdzhwmhs/

[5]http://www.idsse.cas.cn/hykp2015/kpdt2015/201707/t20170703_4821417.html

[6]https://www.youtube.com/watch?v=iPIwZ6AMq9A

[7]http://sklofp.zju.edu.cn/skl/2021/0304/c27485a2254723/page.htm

这次嘉宾再一次出现了脑机接口领域的巨擘，可以说是和当下十分火爆的“元宇宙”非常相关，看来这也是不少前沿的共同判断。

今天就介绍一下这位脑机接口大佬Krishna Shenoy

———“读心术”已经实现，“数字”永生还有多远？丨Krishna Shenoy———

2011 年 4 月 12 日，当时58岁的瘫痪女子凯茜·哈钦森，用意念驱动一只连在电脑上的机械臂，抓起了一瓶咖啡送到自己面前，然后通过吸管喝到了咖啡，她为此兴奋不已，而这一幕也让所有脑机科学家一同欢呼。从此，脑机接口技术开启了一场声势浩大的“身体革命”[1]。

“身体革命”可以有多重含义，但“身体平等”可以说是革命的基本，因为身体是我们人类接触世界的唯一渠道，身体的差异会造成“体验世界”的差异。

因此，脑机接口技术首先力图攻克的，就是帮残障人士找回享受平等的权利，它通过读取人脑的动作信号，解码再编码后发出动作指令，连通大脑与义肢之间的信息通道，让残障人士可以重拾行动能力，回归正常生活。

当然，脑机接口技术始于身体的治疗，但不会仅止于此。当我们利用脑机接口治疗某一种疾病时，比如帮下肢瘫痪的病人重拾行动能力，如果我们能够重建大脑与行动的连接，那就属于治疗，而如果我们让他的步速快于常人，那就属于增强这方面的能力了[1]。

于是，大家对脑机技术产生相当多的幻想：人类是否可以突破生理极限而变得更高、更快、更强？从而诞生“最强人类”？如果大脑可以与机器相连，是否可以实现“数字”永生？我们距离赛博朋克的世界还有多远？……

对脑机技术的探讨，是关于想象边界的探讨，也是关乎人类终极未来的探讨。

在这场科技改变命运的探索中，无法避开一位天才般的“革命者”，他冲破脑机技术的固有思维，试图挑战人脑860亿个神经元，将向大脑输入信息转变为解读大脑信号，并成功通过脑机接口“解读人类、助力交流”，让脑机接口从科学幻想到技术爆发有了新的征途。他，就是Krishna Shenoy。

在《圣经》中有一个神话故事，大洪水后，天下人都在讲同一种语言，于是人类的科技突飞猛进，他们甚至决定盖一座高塔来直通天宇，欲与天公试比高，也就是传说中的巴别塔（通天塔）。

上帝看到后十分愤怒，觉得人类就像当年在伊甸园吃了禁果一样犯了巨大的错误，为了惩罚人类，于是他让人类开始讲不同的语言，很快人类就开始分崩离析并因为语言不同而逐步陷入混乱。

可以说，这个故事告诉了我们一个事实，对于人类来说，语言交流的意义堪比灵智开启这样的重大进程。

而Krishna Shenoy团队从事的工作，或许可以帮助重建人类语言的“巴别塔”。

这些年来，脑机接口进展迅速，各种新闻层出不穷。不过如果你仔细留意这些新闻，会发现绝大多数脑机接口，其实本质上是行动类的脑机接口，就像前文所提到的，也就是用来完成人体肢体替代之类的工作，而这些信号，属于我们的大脑运动功能区。

但是，我们人类的日常活动中，肢体行动只是一部分，而绝大多数时候，我们更多的是在交流和思考。

如何通过脑机接口帮助那些因为肢体或发声肌肉受损而无法打字或说话的患者，让他们重新恢复与世界的交流和连接？

在经过多年的不断实验也迭代后，Krishna Shenoy决定直接读取人的语言区，看人类的语言区到底是如何进行表达的，他选择了人类最常见的表达方式：书写文字，也就是笔迹。

这可不容易，尽管我们经常夸赞四肢的灵活，但这种灵活其实是相对粗糙的，而书写就要复杂多了。想象一下你笔下的文字，不同的人有不同的书法，就是同一个人也会有不同的笔迹，这种细微的信号极大地增加了我们读取大脑信号的难度，也对机器和算法有了更高的要求。

为了更精准的捕捉大脑信号，Krishna Shenoy团队开发出了一套可深入大脑的脑机接口系统，它可以直接嵌入到大脑皮层，从中获取人们想象中的手写动作，再通过反复脑补“手写”，电脑记录下每个字母在脑内对应的“记忆点”，最终通过分析将这些手写动作实时转换为文本。

可以说，Krishna Shenoy和同事为我们打开了一扇新的大门，那就是：读心。

我们的思考、推理、内心活动，基本上都是以文字和符号的方式进行，如果读取了这些信号，那么就相当于读取了我们的内心，这是Krishna Shenoy及其团队的巨大贡献。

可以想象，这一技术的推出，不仅对瘫痪患者有用，可以让失去了书写能力的人重新执笔，而且对于失去了语言能力的人，也可以让他重新“发声”，毕竟文字转语音已经是非常成熟的技术了。

而更引人遐思的是，这项技术在未来的发展，或许可以推动全人类的交流，如果能把人类的想法用文字书写在屏幕上，结合AI翻译技术，或许就能建立人类的新巴别塔，让全世界扫清语言障碍。

脑机接口技术，还有更广阔的天地

或许有一天，脑机技术可以让瘫痪、中风的患者拥有更自如、更自由的活动能力；

可以帮助植物人患者做出重要的人生决定，从简单的吃住需求，到是否继续接受治疗，甚至做出临终的决定；

可以帮助神经外科手术医生做出最准确的判断。对于脑肿瘤患者，在医生进行手术时，切除过多的脑组织可能会造成永久性损伤，而切除过少可能会导致治疗不彻底，因此，迫切需要脑机技术可以绘制精准的“大脑地图”，医生就可以精确识别脑部结构和功能区域的位置，确保只切除所需的组织，同时保留其他重要区域。

这些都是目前脑机科学家们致力研究的方向。

回到我们开篇提到的问题，如今我们已经可以解读人类的思维，那距离实现存储记忆、“数字”永生还有多久？

答案是还有很长的一段路要走。大脑有860亿个神经元，有些想法需要诸多神经元共同配合，而目前我们却只能记录几百到几千个神经元。对于大脑的研究，我们仍然处于初级阶段，对于大脑的解读还有很长远的路要走。尽管很难，但目前神经科学和脑机接口的发展，已经在逐步为我们打通这条路。

相信未来有一天，我们一定会彻底破解大脑的秘密，那么那个时候，人类将进入全新的时代。也许，我们甚至可以和现实世界彻底分离，完全实现思维意识感知和控制一切。那将是一个怎样的世界？是否会像大家现在提到的元宇宙那样呢？我们拭目以待。

[1]《脑机接口与身体革命》，探索与争鸣，肖峰，2021年9月