一只能看懂路标的大鼠

在一个复杂环境中，一只戴着“头盔”的大鼠正在执行任务，它的目标是找到一张印着人头的照片。在环境中有各种指示箭头，大鼠好像看懂了路标，顺着路标准确地找到了目标照片。

依托于混合智能的视觉增强大鼠

大鼠的视觉很弱，执行这项任务，靠的是“嫁接”在它大脑的“机器视觉”。在大鼠的“头盔”里，有一个微型摄像头，充当大鼠的眼睛，把拍摄到的信号实时传输到外部运算电脑上，通过分析图像，电脑帮助大鼠做出行动判断，把行动指令传输给信号接收器，进一步通过刺激大鼠相应脑区，进而引发正确的行动。

计算机的视觉补充了大鼠自身的视觉，这一机器智能与生物自身智能融合的模式，被称为“混合智能”（bio-hybrid organism/cyborgs）。

为什么刺激指令可以帮助大鼠导航？

那究竟是什么样的刺激指令帮助大鼠在左转、右转和前进中做出选择的呢？

原来，在大鼠脑部有一个重要神经结构——内侧前脑束（medial forebrain bundle，MFB），它与寻求奖赏体验以及形成欲望或动机密切相关。此外，大鼠原先是通过它们的胡须来敏锐地感觉周围的环境，进而决定行动。因此通过刺激大鼠的初级躯体感觉皮层（primary somatosensory cortex，SI），使他们产生胡须被触碰的感觉，就能以此诱导它们做出相应的转向运动，而通过把前进与奖赏建立联系，就可以促使大鼠做出前进的行为。

计算机视觉如何帮助大鼠增强？

在研究团队的上一版大鼠机器人中，刺激大鼠脑部的运动指令是由实验人员人工判断发出的，而这一次，这项工作完全依托于计算机视觉系统。这就意味着不单单要分辨环境信息，找到指示箭头和目标照片，还需要实时地分析大鼠的运动状态，并不断依据当前的运动状态调整刺激指令。实验结果表明，依托于计算机视觉的自动化系统与人工控制相比，在精准度和速度上都相差无几。

混合智能的应用

将生物自身的感知觉能力与机器的计算能力深度结合，有望产生超越现有系统的更强智能形态。这一探索有望为神经康复和动物机器人提供研究思路，在残障康复、抢险救灾、国防安保等领域具有广阔的应用前景。