阿凡达智能无人系统分析

电影《阿凡达》，大家肯定不会陌生，一部值得N刷的影片。而论影片中应用的智能无人系统，最先想到的，无疑是脑科学。

在电影00：12：18时，通过Jack对潘多拉星球基地实验室的观察与发现，对阿凡达这一工程项目进行了简要介绍：阿凡达与我们的机器人不同，它可以说是纳威人的克隆体，由细胞和组织所构成，是用人类基因结合纳威人的基因培育出来的完整的生命体。

其操作流程如下：首先由链接器扫描人类的大脑，并对其活动区域进行分析、接收，发射到阿凡达的大脑体系，同时接收、分析、综合阿凡达大脑内的活动信号，反馈给人类大脑。在我看来。可以类比反射结构，阿凡达身体上的视觉、听觉、感觉、嗅觉等等感官器官和感觉神经末梢可以看作反射弧上的接收器，而阿凡达大脑对这些信号的分析和综合，则是接收器对于信息的初级处理（个人认为，没有人类意识的阿凡达相当于没有灵魂，对于对体内和体外信号的判断，主控权还是在于人类的大脑）；阿凡达的肌肉、器官等，则是反射弧中的效应器，对于神经信号作出系列反应；而人类的大脑，则是整个阿凡达系统的“总司令”，控制着阿凡达的整个躯体。

建造这样的一个阿凡达系统，以人类目前的科技水平，是很困难的；其重重技术难关，目前也难以攻克。首先，对大脑脑电波进行全方位扫描的连接舱，例如，在00：19：20，我们看到了连接舱对Jack大脑的扫描图，正如那位科学家所说，大脑很活跃，是颗漂亮、完美的大脑。利用基于脑科学产生的新型人工算法，对人类大脑解剖图进行分析，提取目标的局部空间和频率域信息，进行预处理。大脑的扫描图主要以黄橙色为主，代表其活跃程度。其次，对大脑信号的检测和各个信号对应的生理活动的判断，例如，在Jack进入阿凡达的过程中，我们可以观察到，Jack本体的眼球会加速转动，同时会有偶尔的身体晃动，和人类睡眠中做梦的情景类似；在00：55：04，Jack到达纳威人部落后初次回到本体，会检测到α——脑电波，紧接着Jack醒来，意识植入。我们不妨大胆假设一下，本体与阿凡达之间的连接，依靠的就是α——脑电波，或者其是连接桥梁的一部分。而意识在本体与阿凡达之间的切换，依靠的也可能是α——脑电波的发射与回收。最后，是大脑数据的同步。保持两个生命体思想的同步活动，要使神经保持一致，延迟是绝不允许的。而信号的发射、传递、传播、接收，最需要的是时间，同时，在“亚娃”周围，有着强大的电磁漩涡，会对信号进行干扰，而科学家克服这些阻碍的方法尚未可知。同时，阿凡达还具有情景记忆和工作记忆，肌肉在不断加强，利用脑机交互技术，对于物理世界具有直观理解，可持续学习、高效学习、迁移学习。

除了脑科学，还有无人——有人系统协同技术。例如，重动机——重型人形机器人，利用传感器和操控者肌肉表面的电信号，通过体感控制技术,解码肌电信号，识别人的身体动作意图，进行动作捕捉，同时将捕捉到的动作传递给重动机。与上述阿凡达系统的技术堡垒类似，一是对于动作信号的捕捉，二是处理过程中的动作延迟；不同的是，阿凡达系统是利用脑电波，而重动机利用的是空间方位和肌肉电信号的数据；阿凡达可进行远程控制，而重动机则是近距离操控；同时，重动机与阿凡达这样的生命体不同，是有各种机器和零件构成，没有生命体的灵活性和柔软性，对于各个结构与关节部位的处理要求较高，需要完美适配人体的运动过程和运动形态，其弥补了人类在身体体型和力量上的不足。其次，还有战机上的导弹自动发射的无人系统，设置目标后，自主射击，精准定位，充当“投弹战机”，与有人机配合使用，相当于有人机前置的武器发射平台，延伸了人的拳头，扩展了有人机的发射距离。

最后，无人系统环境感知技术和无人系统导航定位技术。在基地控制中心，我们可以看到一系列的利用激光雷达的地面分割和地形建模，对地底的矿藏进行定位。在直升机的各种仪器，利用建图定位技术和动态目标检测与跟踪技术，对周围环境的地形、气流和速度进行扫描，同时对敌人的活动和距离进行定位跟踪。在2：19：46，通过卫星图片，对纳威人口分布进行实时更新；在2：13：45，导弹可自动跟踪，这些都利用了环境感知技术和导航定位技术。