用大脑控制电脑

      当计算机和网络技术发展到一定阶段，科学家们就希望人脑和计算机更紧密地联接起来，为人类更好地服务。在这种情况下，脑机接口技术诞生了。它的诞生就像人工智能、基因科技和外太空旅行探索等一样，成为全球科技产业发展的趋势以及最值得期待的前沿创新项目，成为了科学家下一步的研究对象。

      听起来脑机接口技术这个名字很陌生，实际上从字面上看很好理解，就是一种将脑和机器设备连在一起的技术。“脑”是指有机生命形式的脑，“机”是指任何处理或计算的设备，其形式可以从简单电路到硅芯片。具体来说，脑机接口技术是人脑与计算机或其他电子设备之间建立的直接交流和控制的通道。利用这个通道，人就可以直接通过脑来表达想法或操作其他设备，而不需要通过语言或肢体的动作，这是一种全新的通信和控制方式。

      脑机接口有有创和无创两种形式，有创形式即在大脑中植入脑活动捕捉器，无创即在大脑外部设置捕捉器。目前，脑机接口技术面临两个技术难题。第一个难题是通过什么样的方式从人的大脑中获得信息，并对信息进行有效解读；第二个难题是如何把设备植入大脑，并且保证这个设备能够在使用者几十年生活中正常运转。要突破这两个难题，研究界还需要花上很多年时间。科学家研究的目标，是使未来脑机接口技术成为人脑的一部分，就像是计算机的内存一样，可以随时调出来，为人所用。

      脑机接口的研究是近年来康复医学研究的一个热点。在这一技术的帮助下，未来有一天，坐在轮椅上的人可以通过脑机接口技术做更多事情。一些科学家采用脑机接口技术推出了一系列的医疗设备。比如丰田公司的智能轮椅，它可以仅凭人的思维驾驭。轮椅上安装有一个小桌板，上面可以放置笔记本电脑，坐轮椅的人戴上一个电极帽，脑电图感应装置把大脑发出的信号传输给笔记本电脑，后者又将它们变成轮椅操作指令。用思维操作的轮椅已经不是什么新鲜玩意，但丰田公司的轮椅大大缩短了发出指令和执行指令之间的时间。过去这个过程需要好几秒钟，现在只需要千分之一秒。

      从现在脑机接口的研究来看，用脑机接口技术来“窥测”人的内心活动也是有可能的。科学家们基于人们在重复思考时大脑会重复放电的认识，已经找到一种方法来“重塑梦境”，甚至可以在人们观看图象时实时地将他们观看的图象“重塑”出来。这一技术有潜在的应用，例如，能够用于获知自闭症孩子在看到面孔时如何反应，了解这些孩子的思想活动。在更广泛的应用层面，“窥探”人的思想也许能够帮助揭示陷入重度昏迷的病人正在“想”什么，揭示老年痴呆症患者的大脑活动。

手机确定你的位置

       当今时代，手机已经越来越普及，移动通信技术的发展使人和人之间的沟通更加方便，给人们的生活带来了很多的便利。随着手机技术的成熟和发展，同时也带动了各种新兴无线业务的出现，如彩铃、彩信和手机上网等等。我们在这里要介绍的是手机的无线定位技术。

       无线定位技术的应用非常广泛。在军事上，这项技术可以用以锁定敌对目标的位置，例如，在第一次车臣战争期间，俄罗斯军队用导弹击毙正在用手机通话的杜达耶夫，就使用了这项技术。在公共安全方面，警方在处理绑架案件的时候，可以通过这项技术确定使用手机的绑匪的位置。在日常生活中，这项技术可以派上大用场，例如，给迷路的人指引方向，救助突发疾患的病人等等。那么，怎么用手机来定位呢？

       无线定位可分为卫星无线定位和地面无线定位。在卫星定位技术中，最有名的就是全球定位系统（GPS），这是一种利用卫星系统实现移动目标三维定位的技术。而地面无线定位则通过测量无线电波的传播时间、信号场强、相位、入射角度等参数实现移动目标的定位，手机定位技术属于地面无线定位系统。

       手机定位有各种不同的形式，各种不同的定位业务对定位精度的要求也不相同。我们都知道，手机处在外地漫游状态时，其通话费的计算就另有标准，那么这种定位所需的技术就比较简单。移动通信网有很多基站，每个基站覆盖一定的区域，在这个区域内的手机与基站发生通信联系，从而确定其大致位置。

       在手机的无线定位系统中，为了避免对移动终端增加额外开销，多采用的是基于网络的定位方案，由多个基站同时接收和检测手机发出的信号，根据测量到的参数由计算机对其进行定位估计。为了获得这些参数，就需要在基站中安装监测设备，在把这些数据通过计算机处理，从而估计出手机的大致位置。手机信号的参数有传播时间、信号场强、入射角度等。

       从手机发出的信号达到基站，需要一定的时间，根据电磁波的传播速度可以算出手机与基站之间的距离。那么，如果通过多个基站进行这种测量，就可以计算出手机的位置。这种技术对时间同步的要求很高，后来，人们研究出一种方法，可以通过计算时间差来确定手机位置。

       手机距离基站越远，所接收的信号强度越低。这样，通过测量接收信号的场强数据，以及一些相关的参数，就可以估算出手机与基站之间的距离。同时，由三个以上的测量值就可以估算手机的位置。这就是根据信号场强来定位的原理。由于在城市的复杂环境中，无线电波的传播非常复杂，所以，这种技术在定位精度上有局限性。

       手机发出的信号是一系列电磁波，电磁波到达基站有一定的入射角度，测量入射角度，就会得到一条从发射机到接收机的方向线，手机的位置就可以由这条方向线得到。当然了，至少要测量两个基站得到两条方向线才行。为了测量电磁波的入射角度，接收机的天线需要改进，必须配备方向性强的天线阵列。

       以上介绍的是最基本的手机定位技术。如果定位精度要求比较高的话，就需要多种定位技术混合使用，这就是混合定位技术。在混合定位技术中，手机也可以使用全球定位系统（GPS）为人们服务。特别是在城市里，可以利用基站密集的优势，利用卫星技术和基站信号混合的方式定位，实现在高楼层中的精确定位。

       虽然目前的手机定位技术还存在着很多问题，但是，随着技术的发展，手机定位技术一定会更好地造福于人们。

昆虫般大小的机器人

    ①一部分研制机器人的专家认为：下一步的研究方向主要是机器人的大小，未来机器人的大小应该和昆虫相仿。

    ②大型机器人需要沉重昂贵的发动机和大量的动力消耗，需要接合的手臂和数千米的连线。控制所有这些硬件又需要数平方英寸的微晶片。而如果机器人的这些部件组装起来只有昆虫那样大小，那么它的造价不但会便宜得多，它所能从事的工作也会给人类生存带来很大影响。

    ③一般说来 ， 目前机器人所能做的工作都可由相应的机器来取代。与工厂中固定的有强大动力的机器相比，许多工作由机器人来做不如留给相应的机器去做。但是小机器人所能做的工作却不是机器所能完成的，这正如微型飞机比大型飞机更适合用来观测农场作物的生长情况以及控制自动灌溉和施肥系统一样。比如只有微型机器人，才能沿着患者的血管，进入变窄了的冠状动脉去排除血管壁上沉淀的胆固醇，从而解除病人的危险。

    ④当然，就目前的情况来看，这种说法未免言过其实。不过研究人员确已成功设计出一种能进入煤气或自来水管道去修补裂缝或漏洞的微型机器人。这种机器人进入管道之后，可用自己的身体测量经过地方的电导，一旦测不到这种电导，就表明那里存在着裂缝或漏洞。于是该机器人便作出“自我牺牲”，用自己的身体来把裂缝或漏洞堵上。

    ⑤如果许多这样的微型机器人通力合作，其功用更是一般机械所无法比拟的了。比如说战场上可使用微型机器人兵士。这些“兵士”可轻易地偷偷爬过或飞过战场，而不被敌方的雷达系统发现，因为它们体积微小，且可超低空飞行（乘微型火箭）．一旦越过敌人的防线，它们便可成为摧毁敌方设施的生力军，就像毁掉农作物的蝗虫一样。

    ⑥这种昆虫般大小的机器人目前已不再是科幻小说里的主人公。当然要它们在现实生活中出现，还需克服一系列技术上的障碍。其中主要是如何把现在机器人所用的齿轮、杠杆、曲柄、弹簧和其它机械部件缩小到比头发丝还细的程度，同时把传感器、电动机、控制计算机及其他系统装配到一块微晶片上。

    ⑦当然目前制作微型动力部件的技术还处于刚刚研制阶段。1988年初加利福尼亚大学伯克利分校的一个实验室的工作人员，制造出了只有1/5毫米长的带连接部件的曲柄和齿轮。这种齿轮的轮只有红细胞一般大小。新泽西州美国电报电话公司贝尔实验室的专家们已经研制出了比蚂蚱颚还要小的钳子。该实验室还研制出了只有半毫米大小每分钟24000转的气功涡轮机，其转速比许多喷气式飞机的发动机还要快。机器人微型化的另一个问题是动力问题。为微型机器人提供动力的装置要比电池小非常多才行。不过，微型发动机的研制工作也取得了令人鼓舞的进展。

    ⑧微型机器人的大量生产恐怕还不是近年之内能办到的事情。然而，一旦这种机器人能批量生产出来，它们在科研和生产中所起的作用将是无法估量的。

①蝙蝠是昼伏夜出的动物。不论是在茫茫暮色之中，还是在伸手不见五指、漆黑一团的岩洞里，它都能穿梭般飞来飞去，从不会撞在什么东西上。蚊虫如果不迅速逃跑，想凭借黑暗隐身，那它一定逃脱不了被吃掉的命运。这是因为蝙蝠有一双特别敏锐的夜视眼吗？不是的。因为即使将其双眼完全封死或弄瞎，蝙蝠仍能自由自在地飞翔。经过长时间的研究，人们终于搞清楚，蝙蝠的视力是很差的，它之所以有接近于“明察秋毫”的本领，是因为它有一套优异的“回声定位”的声呐系统。

②第一次世界大战期间发明的声呐，是海军侦察潜水艇的有效装置，后来又应用在测量海深、探测鱼群等方面。声呐是利用超声波工作的，它是英文缩写字的音译，原意是“声音导航和测距”。蝙蝠也生有类似的天然声呐系统，它比人造声呐更小巧，性能更优越。

③蝙蝠的喉咙可以发出很强的超声波，通过它的嘴巴和鼻孔向外发射出来。当遇到物体时，超声波便被反射回来，蝙蝠的耳朵听到回声，就能判明物体的距离和大小，是食物还是敌人，或是障碍物。我们把这种根据回声探测物体的方式，叫做“回声定位”。蝙蝠的耳朵很大，内耳特别发达，能够接收频率很高的超声波和低密度的回声。令人吃惊的是，它们竟能在一秒钟内捕捉和分辨250组回声，同时也发出同一数目的超声波。蝙蝠声呐的分辨本领很高。它能分辨用十分之一毫米粗的线织成的网，并能根据网洞大小而收缩两翼敏捷穿过。它能把昆虫反射的声信号与地表、树木等反射的声信号区分开来，同时探测出几个目标的形状、外貌和位置。它能区分十字形与圆形物体，能区分是虫子还是纸片。更令人惊叹的是，它们能做到这些，靠的只是分析极其微弱的回声，那些回声甚至用极灵敏的人造微音器也收听不到。蝙蝠声呐的抗干扰能力也特别强。即使人为地去干扰蝙蝠，哪怕干扰噪声比它发出的超声波强一二百倍，它仍能有效地工作。千万只甚至上亿只蝙蝠同住一个岩洞，它们都使用声呐，但互不干扰。而人造声呐，却难于排除声波折射和水下反响的干扰，抗噪声能力比蝙蝠差了很多。而且，蝙蝠声呐系统最多也不过几克重，它的小巧程度真要使上百千克笨重的人造声呐或雷达的设计者们瞠目结舌了。

       ④正是凭着这独特的本领，蝙蝠在捕食昆虫时，有着惊人的灵活性和准确性，有时一分钟之内竟能捕食十几只蚊子，简直可以做到“无一漏网”。

①正在到来的第四次工业革命将使人类进入“无人机时代”。各种类型的机器人纷纷问世中会飞的机器人一“无人机”异军突起，频频出现在公众的视野中。

②无人机，实际上就是具有飞机形状的遥控飞行装置，主要由机身、动力、螺旋桨、录音摄像、遥控、传输以及感应等部件构成

③无人机的发展始于军事领域。上世纪60年代，美国军方率先使用无人权进行运輸、侦查攻击等。之后，无人机被许多国家运用到军事领域，并且不断创新发展。目前，我国的军用无人机在技术上已经能够通过遥控准确无误地击中目标。

④无人机由军用进入民用领城后，用途十分广泛。地质勘探、电网巡检、交通流量统计、大气污染检测等，都可以借助无人机的一臂之力。当地震、淇水、爆炸 等灾害发生，无人机可快速飞至救灾人员无法抵达的现场，实施救援。2013年，四川芦山地震后，在交通中断的情况下，就是通过无人机航拍灾区情况，为救灾提供了第一手资料。

⑤随着生产技术的日趋成熟，无人机的造价大幅降低。有资料表明，目前迷你无人机的制造成本已降低到三年前的十分之一左右，因此，这类曾经带有神秘色彩的无人机，已经成为集实用与娱乐功能于一体的高端玩具，进入了普通人的生活。今天，只要你登录知名的电商平台，就可以搜索到各种型号的玩具无人机，其中数干元的就有GPS定位和图传功能，通过手机APP能操控，航拍像清晰，深受消费者青睐，具有广阔的市场前景。

⑥科学技术的发展总是双刃剑。民用无人机的快速发展，也会给公共安全带来隐患。美国白宫的草坪上，就曾有小型无人机坠落。自2016年以来，上海、重庆、南京等地的国际机场都遭遇过无人机的干扰，动辄就影晌百余次航班起降，经济损失巨大。我国从2017年6月1日起已正式对质量在250克以上的民用无人机，实施实名登记注册。

⑦近年来，随着纳米、仿生机器人技术的突飞猛进，出现了外形似鸟或昆虫的微型无人机，如纳米蜻蜓无人机，翼展仅5厘米，可从窗户飞进飞出，一旦飞进普通人的住宅，个人隐私就会受到侵犯。也许数年之后，停在你书房角落里的一个蜘蛛，飞到你眼前的一只苍蝇，或者落在你窗口歌唱的美丽小鸟，正是一架微型的仿生无人机呢!

⑧无人机的时代正在到来，它会走向何方?这不单是政府应该思考的问题，也是所有人应该思考的问题。