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如今，神經科學與機器人技術齊頭并進。HSE大學生物電接口中心的學術主管Mikhail Lebedev談到研究大腦如何激發機器人的發展。

機器人對神經科學很感興趣，而神經科學對機器人也很有趣-這就是《科學機器人》雜志上的文章“融合機器人技術和神經科學的神經工程學挑戰” 。這樣的協作開發有助于在這兩個領域的進步，使我們更接近于開發更先進的android機器人并更深入地了解人腦的結構。并且在某種程度上，將生物有機體與機器結合起來，創造了控制論生物（電子人）。

機器人神經科學

機器人的妝容通常與人相似。對于要模仿人類動作和行為的機器人來說，這是正確的-神經科學對工業機器的重要性不高。

在機器人設計中使用的最明顯的東西是使其看起來很人性化。即使從工程學的觀點來看，機器人通常也有兩條手臂，兩條腿和一個頭。當機器人與人互動時，這一點尤其重要-看起來像我們的機器更容易信任。

可以確保不僅機器人的外觀而且機器人的“大腦”都類似于人類。在開發感知，信息處理和控制機制時，工程師會受到人類神經系統結構的啟發。

例如，機器人的眼睛，可以沿不同軸移動的電視攝像機-模仿了人類的視覺系統。基于對人類視覺的結構以及視覺信號的處理方式的了解，工程師根據相同的原理設計了機器人的傳感器。以此方式，機器人可以被賦予人類例如從三個維度看世界的能力。

人類具有前庭眼反射：當我們移動時，眼睛會利用前庭信息施加穩定作用，從而使我們能夠保持所看到圖像的穩定性。機器人的身體上也可能有加速度和方向傳感器。這些幫助機器人考慮到身體運動，以穩定外界的視覺感知并提高敏捷性。

另外，機器人可以像人一樣體驗觸摸感-機器人可以有皮膚，可以被觸摸。然后，它不僅會在空間中隨機移動：如果它碰到障礙物，它就會像人類一樣感知并做出反應。它還可以使用這種人工觸覺信息來抓取物體。

機器人甚至可以模擬疼痛感：某些形式的身體接觸會感覺正常，而某些會引起疼痛，從而極大地改變了機器人的行為。它開始避免疼痛并發展新的行為方式，即可以學習-就像是一個第一次被熱的東西灼傷的孩子一樣。

不僅可以設計感官系統，還可以設計類似于人體的機器人身體控件。在人類中，步行受到所謂的中央節律發生器的控制，中央節律發生器是專門用來控制自主運動活動的神經細胞。在有些機器人中，相同的想法用于控制步行。

此外，機器人可以向人類學習。機器人可以以多種方式執行動作，但是如果要模仿人類，它必須觀察人類并嘗試重復其動作。當犯錯時，它會將自己與人類執行相同動作的方式進行比較。

神經科學機器人

神經科學如何使用機器人？當我們建立生物系統的模型時，我們開始更好地理解其工作原理。因此，開發人類神經系統運動控制的機械和計算機模型使我們更加了解神經功能和生物力學。

在現代神經科學中使用機器人的最有希望的領域是設計神經接口-使用大腦信號控制外部設備的系統。神經接口對于神經假體（例如，失去肢體的人的人造手臂）和外骨骼的發育是必不可少的，骨骼是人體的外部框架或骨骼，以增強其強度或恢復喪失的運動能力。

機器人可以通過雙向接口與神經系統進行交互：神經系統可以向機器人發送命令信號，并且機器人從其傳感器可以將感官信息返回給人類，從而通過刺激神經，神經末梢來產生真實的感覺。皮膚或感覺皮層本身。如果肢體丟失，這種反饋機制可以恢復肢體的感覺。它們對于機器人肢體的更精確運動也是必需的，因為它是基于從手臂和腿部收到的感覺信息來校正我們的運動。

這里出現一個有趣的問題：我們是否應該通過神經接口控制機器人的所有自由度？換句話說，我們應該如何向其發送特定命令？例如，我們可以“命令”機械臂拿起一瓶水，它將執行特定的操作：它將放下其臂，旋轉它，然后解開并握緊手指，所有這些都是自己的。這種方法稱為組合控制-我們通過神經接口給出簡單的命令，而機器人內部的特殊控制器會選擇最佳實施策略。或者，我們可以創建一種機制，使它無法理解“接管瓶子”命令：需要向其發送有關具體，詳細動作的信息。

最新研究

神經科學家和機器人科學家研究大腦操作和機器人設備的各個方面。例如，在杜克大學，我用猴子的神經接口進行了實驗，因為需要將接口直接連接到大腦區域才能使它們準確地工作，而且這種實驗性干預措施并非總是可以在人類身上進行。

在我的一項研究中，一只猴子沿著一條小路行走，并讀取了負責腿部運動的運動皮層的活動，并觸發了機器人開始行走。同時，猴子在它前面的屏幕上觀察了這個步行機器人。

猴子使用了反饋，因此它根據屏幕上看到的內容糾正了自己的動作。這就是開發用于實現行走的最有效的神經接口的方式。

控制論的未來

這些研究使我們在未來獲得創新發展。例如，創建一個外骨骼來恢復完全癱瘓者的運動似乎不再是無法企及的幻想-這只需要時間。缺乏計算機功能可能會阻礙進步，但是過去十年來這里的發展也非常巨大。我們很可能很快就會看到周圍的人使用輕便，舒適的外骨骼，而不是輪椅或嬰兒車四處走動。人類的電子人將變得司空見慣。

這種系統的商業開發正在全世界范圍內進行，包括在俄羅斯。例如，著名的ExoAtlet項目正在開發外骨骼，以康復運動障礙者。HSE生物電接口中心參與了這些機器的算法開發：中心負責人Alexey Ossadtchi教授和他的博士生開發了觸發外骨骼步行運動的神經接口。

人形機器人的快速發展也已成為現實。我們可能很快就會有機器人在許多方面四處模仿我們-像我們一樣運動，像我們一樣思考。他們將能夠做一些以前僅對人類可用的工作。

顯然，我們將看到機器人技術和神經科學的發展，并且這些領域將會融合。這不僅帶來了新的機會，而且還提出了新的道德問題，例如我們應該如何對待機器人或人類機器人。

然而，到目前為止，人類在許多方面都比機器人更好。我們的肌肉最經濟：吃一個三明治，一整天您就會有足夠的能量。機器人將在半小時內用完電池。盡管它可能比人類強大得多，但它通常過于沉重。在優雅和能量容量優化方面，到目前為止，人類仍然優于機器人。

不久的將來，這種情況將會改變-數以萬計的才華橫溢的科學家和工程師正在朝著這個目標努力。