美軍挑戰(zhàn)單兵人工智能極限

1、美軍挑戰(zhàn)單兵人工智能極限美陸軍研究實(shí)驗(yàn)室下屬士兵適應(yīng)性技術(shù)中心（,）,重點(diǎn)關(guān)注采取以人為中心的方法將先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于士兵。該中心為虛擬中心，主要目的是推進(jìn)陸軍與科技界之間的開(kāi)放性技術(shù)合作。中心首任主任麥克道威爾（）博士介紹，中心的動(dòng)態(tài)合作方式包括：（1）高層次的研究和驗(yàn)證；（2）包括個(gè)人和團(tuán)隊(duì)合作伙伴的利益共同體；（3）相關(guān)開(kāi)放校園實(shí)驗(yàn)室和設(shè)施；（4）加強(qiáng)這一特定技術(shù)領(lǐng)域科技生態(tài)系統(tǒng)的活動(dòng)和機(jī)會(huì)。一、科技研究重點(diǎn)士兵適應(yīng)性技術(shù)中心的研究重點(diǎn)是了解將先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于士兵的基本原則，并通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)化和驗(yàn)證來(lái)實(shí)例化這些原則。（一）重點(diǎn)驗(yàn)證領(lǐng)域：個(gè)性化乘員艙技術(shù)（）該領(lǐng)域重點(diǎn)研究乘員艙技術(shù)，使士兵能夠與未來(lái)

2、各種復(fù)雜作戰(zhàn)系統(tǒng)高效整合，極大提高執(zhí)行各類任務(wù)的效率與效能。特別關(guān)注可以適應(yīng)不同操作人員個(gè)體及操作人員不同動(dòng)態(tài)狀態(tài)的人系統(tǒng)交互技術(shù)，適應(yīng)的目的是優(yōu)化士兵、系統(tǒng)內(nèi)嵌智能機(jī)、物理自動(dòng)化系統(tǒng)之間的人系統(tǒng)應(yīng)急效能。目前，該領(lǐng)域有兩個(gè)主要項(xiàng)目：（1）雙人乘員，（2）腦機(jī)交互技術(shù)。1、雙人乘員（）美國(guó)陸軍通過(guò)幾十年的研究、開(kāi)發(fā)、工程評(píng)估，以及一些系統(tǒng)（如，）的戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)用，已經(jīng)在作戰(zhàn)人員人機(jī)界面技術(shù)（,）領(lǐng)域取得了相當(dāng)大的進(jìn)步，能夠在各種動(dòng)態(tài)、危險(xiǎn)的復(fù)雜環(huán)境中開(kāi)展基于車(chē)輛的軍事行動(dòng)。美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室（L美國(guó)陸軍坦克車(chē)輛工程研發(fā)中心（），以及的合作組織，仍在繼續(xù)進(jìn)行基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，推進(jìn)作戰(zhàn)人員人機(jī)界面技術(shù)的最

3、新進(jìn)展，以解決車(chē)輛乘員可能面對(duì)的下一代任務(wù)、場(chǎng)景及環(huán)境。車(chē)輛乘員未來(lái)可能面對(duì)高度復(fù)雜的、多種智能機(jī)混合的系統(tǒng)環(huán)境，并深受強(qiáng)大的社會(huì)文化因素和技術(shù)不斷發(fā)展的影響。技術(shù)未來(lái)發(fā)展的主要障礙可能是，所提供的技術(shù)復(fù)雜性和信息負(fù)載程度超出了操作人員能夠有效高效交互的能力。“雙人乘員”項(xiàng)目試圖通過(guò)研發(fā)個(gè)性化的技術(shù)，使其適應(yīng)具體操作人員的動(dòng)態(tài)狀態(tài)，以及與計(jì)算智能結(jié)構(gòu)和智能機(jī)的混合交互，提高或補(bǔ)充士兵個(gè)人能力，從而克服上述障礙。項(xiàng)目總體目標(biāo)是最大限度的提高人系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)的應(yīng)急效能，實(shí)現(xiàn)方式是設(shè)立兩名車(chē)輛乘員，與智能軟件系統(tǒng)或“虛擬”機(jī)、高度網(wǎng)絡(luò)化的智能物理機(jī)“家族”高效合作，包括具備遙感和武器能力的有人、無(wú)人地面車(chē)

4、輛和飛行器。的概念實(shí)例包括進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃、路徑規(guī)劃、偵察、監(jiān)視、目標(biāo)識(shí)別和消防能力。當(dāng)前乘員艙解決方案的靈活性導(dǎo)致了非常龐大的功能性，包括圖像功能要求相當(dāng)大的突出屏幕空間（例如，車(chē)輛遙操作顯示器、任務(wù)規(guī)劃、車(chē)輛傳感器控制、局部地形和三維態(tài)勢(shì)感知監(jiān)控、多車(chē)編隊(duì)控制，機(jī)器控制清單等），以及可以縮小以保留屏幕空間的輔助功能（如資產(chǎn)圖、路徑規(guī)劃圖、警告、提示和警報(bào)）。未來(lái)的概念有望支持一系列的功能，同時(shí)克服了關(guān)鍵的軍事相關(guān)限制因素。相關(guān)實(shí)例包括：（1）安全機(jī)動(dòng)：軍事車(chē)輛乘員，除了關(guān)注基本的駕駛和導(dǎo)航，還需要時(shí)刻對(duì)自己的車(chē)輛、班排、機(jī)器人或其職責(zé)范圍內(nèi)其他資產(chǎn)的安全保持態(tài)勢(shì)感知。（2）多樣化行動(dòng)：不同的作

5、戰(zhàn)行動(dòng)節(jié)奏，以及某些情況下時(shí)間上相互重疊甚至競(jìng)爭(zhēng)的任務(wù)，會(huì)使現(xiàn)代士兵面臨極其多樣化的軍事作戰(zhàn)環(huán)境。（3）分布式團(tuán)隊(duì)合作：未來(lái)任務(wù)可能需要乘員與其他非現(xiàn)場(chǎng)的個(gè)人，以及物理機(jī)和虛擬機(jī)合作。這類團(tuán)隊(duì)需要有效地克服不同成員之間能力、知識(shí)、觀點(diǎn)、問(wèn)題環(huán)境參考系的差別，以及可能地通信流不完善的動(dòng)態(tài)。2腦機(jī)交互技術(shù)（ComputerIntera）ctionTechno腦機(jī)交互技術(shù)（）項(xiàng)目重點(diǎn)驗(yàn)證可以增強(qiáng)人系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)合作的交互新形式。通過(guò)綜合轉(zhuǎn)化神經(jīng)科學(xué)、控制論、數(shù)據(jù)科學(xué)等研究領(lǐng)域的進(jìn)展，對(duì)利用神經(jīng)信號(hào)和高級(jí)機(jī)器學(xué)習(xí)方法來(lái)提高人類與計(jì)算機(jī)、自治系統(tǒng)、環(huán)境、甚至他人交互的技術(shù)進(jìn)行概念驗(yàn)證。該研究重點(diǎn)關(guān)注于研發(fā)非醫(yī)

6、學(xué)手段的人體效能增強(qiáng)技術(shù)，并提高人-技術(shù)與健康、高效能士兵交互的可靠性、魯棒性和有效性。長(zhǎng)期目標(biāo)是研發(fā)人系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)合作的新方法，有效利用人類的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性和自治系統(tǒng)的處理能力。該項(xiàng)目包括以下幾個(gè)領(lǐng)域：（1）人類-人工智能圖片標(biāo)識(shí)器（,）中心研究人員的一個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)是有效整合人類與智能機(jī)。系統(tǒng)是一個(gè)分析機(jī)集成網(wǎng)絡(luò)，包括了使用快速連續(xù)視覺(jué)呈現(xiàn)（）的人員、手工標(biāo)識(shí)人員、自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)視覺(jué)（）機(jī)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)圖像進(jìn)行分析，試圖使其準(zhǔn)確性達(dá)到人工標(biāo)識(shí)，但所需時(shí)間更短。有關(guān)研究催生了“大腦皮層耦合計(jì)算”（）這一協(xié)同式人機(jī)交互的新范式。（）寶-游戲（）科學(xué)家特別感興趣于克服一項(xiàng)最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：人類狀態(tài)的多時(shí)間尺度動(dòng)力學(xué)

7、對(duì)系統(tǒng)效能的影響。為了克服這一挑戰(zhàn)，寶石游戲旨在研究人體狀態(tài)變化對(duì)效能的影響，以及人類如何適應(yīng)的長(zhǎng)期使用。寶石游戲類似于寶石方塊、糖果粉碎、益智之謎等三消類游戲，但在游戲中嵌入了范式。（）人類興趣探測(cè)器（，）實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在開(kāi)發(fā)，一種被動(dòng)式大腦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，試圖檢測(cè)操作人員對(duì)視覺(jué)場(chǎng)景中的興趣點(diǎn)。有三個(gè)用途：基于士兵作為傳感器的概念，提供來(lái)自操作人員的高帶寬新型信息流，深入了解操作人員使用機(jī)會(huì)型人體傳感的效果，對(duì)各種范式的新型閉環(huán)技術(shù)開(kāi)展即插即用測(cè)試。結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺(jué)的眼動(dòng)腦電圖分析，可以捕獲和確定操作人員對(duì)圖像或視頻片段的興趣優(yōu)先次序，而無(wú)需操作人員特意表明其興趣水平。采用機(jī)會(huì)型方法，而不是專門(mén)

8、開(kāi)發(fā)一個(gè)需要操作人員表明其興趣水平的系統(tǒng)，可能允許有效地用于與其他的多任務(wù)協(xié)作。（二）重點(diǎn)研究領(lǐng)域：估計(jì)與預(yù)測(cè)人體狀態(tài)與行為（EstimatingandPredicting）這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的人體狀態(tài)和行為進(jìn)行全面了解，集中在觀察、表征并最終預(yù)測(cè)自然環(huán)境中的人體狀態(tài)和行為，而這與基于實(shí)驗(yàn)室的研究存在顯著差異。研究目標(biāo)是開(kāi)發(fā)可以捕捉和預(yù)測(cè)現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境中人體新動(dòng)態(tài)的新理論，以及對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中人體動(dòng)態(tài)的獲取、分析并解釋和預(yù)測(cè)的工具系統(tǒng)。我們希望這項(xiàng)研究能夠形成提供有價(jià)值信息的工具，并了解如何以及何時(shí)使用不同類型的信息。該領(lǐng)域目前有兩個(gè)主要項(xiàng)目：（1）人類多樣性差異項(xiàng)目，（2）現(xiàn)實(shí)世界神經(jīng)成

9、像。1人類多樣性差異項(xiàng)目（）雖然士兵之間存在著顯著的行為和效能差異，但對(duì)于如何量化和預(yù)測(cè)這種差異的程度和動(dòng)態(tài)，目前還有非常大的知識(shí)差距。我們認(rèn)為，這一關(guān)鍵性科學(xué)差距，導(dǎo)致了系統(tǒng)設(shè)計(jì)僵化，通過(guò)簡(jiǎn)化系統(tǒng)操作和接口來(lái)弱化人類差異的影響，使得操作人員在低于平均水平的表現(xiàn)下即可使用系統(tǒng)。相反，通過(guò)了解和預(yù)測(cè)多時(shí)間尺度范圍內(nèi)的人類差異，我們將能夠設(shè)計(jì)出動(dòng)態(tài)性的自適應(yīng)系統(tǒng)，可以誘發(fā)人類及其交互的全部潛力。該項(xiàng)目的目標(biāo)是解決人類多樣性差異的知識(shí)差距，并將這方面的知識(shí)轉(zhuǎn)化應(yīng)用，從根本上改變?nèi)趸祟惒町愋缘娜讼到y(tǒng)設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)變?yōu)槔眠@種差異性的設(shè)計(jì)。最終目標(biāo)是發(fā)展出人類變異性和獨(dú)特性的基本理論和模型。相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究將關(guān)

10、注于整合以下三個(gè)基本概念：（1）解釋不同“情境”中個(gè)體的多模式方法。要做到這一點(diǎn)，目標(biāo)是分析和建模機(jī)構(gòu)組織的綜合方面，包括：有意和無(wú)意的行為、生理學(xué)、主觀經(jīng)驗(yàn)、社會(huì)交往、環(huán)境因素和任務(wù)。（2）大時(shí)間尺度和高采樣率的采樣。需要進(jìn)行長(zhǎng)期的高分辨率采樣，以調(diào)查時(shí)間尺度之間的相互作用，觀察更長(zhǎng)時(shí)間尺度上很少發(fā)生的現(xiàn)象（如季節(jié)性影響）。（3）開(kāi)發(fā)大規(guī)模人群的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括對(duì)士兵足夠的子采樣，既能夠解釋個(gè)體差異，又能更全面地闡述人類差異性現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，我們需要應(yīng)用廣泛的最先進(jìn)的技術(shù)和工具，包括實(shí)時(shí)傳感、計(jì)算和數(shù)據(jù)庫(kù)需求、用戶建模、人體效能預(yù)測(cè)。同時(shí)也將推動(dòng)人體長(zhǎng)期、連續(xù)、多模式評(píng)估工具的發(fā)展，

11、彌合當(dāng)前技術(shù)的差距。來(lái)自移動(dòng)式彌漫式傳感器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（）和：模擬和數(shù)字系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室（）的教授正在開(kāi)發(fā)新的傳感器和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，收集其中的人體行為和生理數(shù)據(jù)，研究沉浸式環(huán)境中人類狀態(tài)的變化。馬薩諸塞州大學(xué)阿默斯特分校傳感器研究團(tuán)隊(duì)的研究人員正在開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施，能夠?qū)?lái)自眾多個(gè)體、眾多傳感器的實(shí)時(shí)人體數(shù)據(jù)，進(jìn)行安全地傳輸、分析、存儲(chǔ)和可視化。項(xiàng)目研究人員的興趣是了解自然環(huán)境中的人類行為。人類在自然環(huán)境中表現(xiàn)出令人難以置信的多樣性行為，其中一個(gè)關(guān)鍵性挑戰(zhàn)是開(kāi)發(fā)更好的方法來(lái)闡明現(xiàn)實(shí)世界的行為。下面這個(gè)例子中，在“創(chuàng)新共享”工作的提出了一個(gè)概念用來(lái)描述個(gè)體的咖啡飲用情況。這一概念通過(guò)意式濃縮咖啡機(jī)上的生

12、物檢測(cè)器和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示，能夠獲得咖啡消費(fèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這一概念可以用來(lái)了解多重時(shí)間尺度下、不同個(gè)體的咖啡習(xí)慣，可能有助于個(gè)體了解并改變自己的特定習(xí)慣。該項(xiàng)目旨在推進(jìn)的工具實(shí)例還包括：（1）獲取和整合信息資源的信息架構(gòu)和控制框架。（2）新型電子封裝技術(shù)，對(duì)于士兵攜帶組件具有靈活的電源管理和存儲(chǔ)解決方案。（3）評(píng)估和預(yù)測(cè)訓(xùn)練與作戰(zhàn)環(huán)境下人類狀態(tài)多時(shí)間尺度非線性變化的方法和算法。（4）可以利用其他個(gè)人、亞群和群體的信息來(lái)提高對(duì)個(gè)體或群體預(yù)測(cè)的遷移學(xué)習(xí)、協(xié)同過(guò)濾等技術(shù)。（5）解釋和預(yù)測(cè)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、人工環(huán)境下不穩(wěn)定的人類行動(dòng)與行為的技術(shù)和融合算法。2現(xiàn)實(shí)世界神經(jīng)成像（）迄今為止，我們所知道的關(guān)于大腦活動(dòng)、

13、功能以及生理和行為之間的聯(lián)系，絕大多數(shù)來(lái)自于實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。控制環(huán)境變量、限制外源噪聲與變量的做法，對(duì)于開(kāi)發(fā)大腦活動(dòng)闡釋模型非常關(guān)鍵，但對(duì)自然環(huán)境下的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)如何作用卻所知甚少。雖然神經(jīng)影像學(xué)發(fā)展迅速，在日常生活中得到廣泛應(yīng)用，但對(duì)于實(shí)驗(yàn)室神經(jīng)科學(xué)如何轉(zhuǎn)化為對(duì)現(xiàn)實(shí)世界行為煩人預(yù)測(cè)，我們?nèi)匀狈芎玫姆椒ā，F(xiàn)實(shí)世界神經(jīng)成像項(xiàng)目旨在解決這一問(wèn)題，長(zhǎng)期目標(biāo)是提高對(duì)現(xiàn)實(shí)世界、真實(shí)場(chǎng)景下功能行為關(guān)系的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)了解，發(fā)展能夠?qū)崟r(shí)獲取、分析、解釋和預(yù)測(cè)現(xiàn)實(shí)世界大腦活動(dòng)的工具，預(yù)測(cè)和調(diào)節(jié)人體生理與行為的動(dòng)態(tài)關(guān)系，促進(jìn)新型人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能。該項(xiàng)目目前有兩個(gè)主要研究領(lǐng)域：（1）開(kāi)發(fā)現(xiàn)實(shí)世界神經(jīng)成像的新

14、技術(shù)、新方法，（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)展假說(shuō)和理論，提高對(duì)現(xiàn)實(shí)世界條件下神經(jīng)動(dòng)力學(xué)的了解。（）現(xiàn)實(shí)世界神經(jīng)成像技術(shù)（）該方向的工作旨在推進(jìn)現(xiàn)實(shí)世界設(shè)置下大腦活動(dòng)的最新評(píng)估技術(shù)和方法，現(xiàn)實(shí)世界的神經(jīng)影像學(xué)條件一般不太理想，其目標(biāo)認(rèn)知狀態(tài)往往難以捉摸，甚至完全不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室情況。重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)新的技術(shù)和方法，加強(qiáng)人機(jī)交互系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵤?。重點(diǎn)研究方向包括：開(kāi)發(fā)測(cè)試新型神經(jīng)成像硬件，如：干式、非金屬、高度靈活的腦電圖傳感器，佩戴舒適而且壓縮后導(dǎo)電性穩(wěn)定；超低功耗和低用戶影響的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，允許用戶透明性；用戶特定頭帽蓋設(shè)計(jì)的快速原型方法。開(kāi)發(fā)和使用新的方法和工具評(píng)估數(shù)據(jù)質(zhì)量，如設(shè)計(jì)與構(gòu)建腦電圖“仿體”試驗(yàn)裝置，新

15、的分析比較技術(shù)，辨別真實(shí)數(shù)據(jù)中非大腦人工干擾源的方法，建立可普遍接受的信號(hào)可靠性與有效性標(biāo)準(zhǔn)。新的軟件算法，可以降低非大腦人工干擾，提高數(shù)據(jù)信噪比，完善對(duì)非平穩(wěn)噪聲數(shù)據(jù)的解釋，有效整合利用多傳感器、多模態(tài)數(shù)據(jù)流。（）現(xiàn)實(shí)世界神經(jīng)成像范式（）對(duì)于孤立任務(wù)和環(huán)境的大腦過(guò)程，科學(xué)界已經(jīng)有了基本的了解，但很少掌握實(shí)驗(yàn)室規(guī)模任務(wù)與環(huán)境復(fù)雜性的知識(shí)。神經(jīng)系統(tǒng)是人體中最復(fù)雜、最動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，盡管先進(jìn)成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室研究和醫(yī)療機(jī)構(gòu)，但不可能將支撐人體效能的認(rèn)知、情感和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分離到可以彼此孤立地了解。這提出了一個(gè)根本性的挑戰(zhàn)，如何將實(shí)驗(yàn)室得出的理論和人體實(shí)驗(yàn)研究拓展到現(xiàn)實(shí)世界條件。現(xiàn)實(shí)世界神經(jīng)成像范

16、式的目標(biāo)是確定基本原則，將傳統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)的觀測(cè)、結(jié)果和理論轉(zhuǎn)化到現(xiàn)實(shí)世界的日常情景。為此，本研究開(kāi)展了三個(gè)主要方向的努力：開(kāi)發(fā)新的、創(chuàng)造性的成像范式，解釋現(xiàn)實(shí)世界任務(wù)效能的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)，擴(kuò)大范式和模型，解釋現(xiàn)實(shí)生活中外部因素的影響，如應(yīng)激、疲勞、人格、社會(huì)文化情境等對(duì)神經(jīng)行為動(dòng)力學(xué)的影響態(tài)，發(fā)展理論方法，促進(jìn)對(duì)非傳統(tǒng)、強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性任務(wù)和場(chǎng)景的神經(jīng)電生理活動(dòng)的觀察和解釋。重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容包括：了解實(shí)際道路駕駛過(guò)程中大腦皮層和行為動(dòng)力學(xué)，并利用多模態(tài)數(shù)據(jù)的分類方法，預(yù)測(cè)模擬和現(xiàn)實(shí)世界駕駛?cè)蝿?wù)表現(xiàn)的關(guān)鍵決策。表征人際社會(huì)動(dòng)力學(xué)之間的相互作用、個(gè)人駕駛行為、司機(jī)乘客二元體的個(gè)人偏好和傾向。基于高動(dòng)態(tài)范圍亮度視覺(jué)搜

17、索的認(rèn)知計(jì)算。利用掃視固定相關(guān)電位（）研究傳統(tǒng)固定約束范式中欠缺的知覺(jué)和認(rèn)知過(guò)程，更全面地了解現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的視覺(jué)搜索。具體領(lǐng)域包括：早期視覺(jué)感知的視網(wǎng)膜和視網(wǎng)膜外影響，外源性和內(nèi)源性的注意力掃視前轉(zhuǎn)移，視覺(jué)搜索中眼動(dòng)和固定相關(guān)電位的自下而上（突顯）和自上而下（覺(jué)醒、認(rèn)知負(fù)荷）效應(yīng)。（三）重點(diǎn)研究領(lǐng)域：互適應(yīng)系統(tǒng)的控制（）這一領(lǐng)域關(guān)注人類科學(xué)研究的長(zhǎng)期挑戰(zhàn)，即如何集成動(dòng)態(tài)應(yīng)用的人類和智能系統(tǒng)。重點(diǎn)研究相互適應(yīng)的因素，即人類和智能機(jī)都在多重時(shí)間尺度上適應(yīng)對(duì)方的輸出，首先是了解和模擬人類對(duì)技術(shù)、環(huán)境和其他人員的適應(yīng)。長(zhǎng)期目標(biāo)是提高異構(gòu)化的多智能機(jī)、人系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)的整體性能，提高他們應(yīng)對(duì)不斷變化的環(huán)境及彼此

18、適應(yīng)的能力。目前，該領(lǐng)域有一項(xiàng)主要項(xiàng)目：控制論（）1控制論（）傳統(tǒng)上，人類適應(yīng)性研究主要關(guān)注于了解外部環(huán)境變化所導(dǎo)致的人類行為變化。這種模式所形成的技術(shù)解決方案，專注于通過(guò)改善技術(shù)提供信息的突顯性來(lái)提高人類的適應(yīng)性。但最近的研究表明，人類適應(yīng)性受到人體內(nèi)部狀態(tài)的強(qiáng)烈影響，如覺(jué)醒、社會(huì)背景和目標(biāo)等。研究考慮人體內(nèi)部狀態(tài)，將拓展我們對(duì)適應(yīng)性行為的了解，同時(shí)也提出了重要的理論和技術(shù)挑戰(zhàn)，因?yàn)槿梭w內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生于多重時(shí)間尺度（小時(shí)、周、日），受到各種各樣的生理反饋機(jī)制如戰(zhàn)斗或飛行的影響，并內(nèi)嵌于大腦等高度動(dòng)態(tài)的人體部位，且嚴(yán)重依賴于它們的當(dāng)前狀態(tài)以及以前的閉環(huán)狀態(tài)。真正的互適應(yīng)系統(tǒng)既需要考慮人體內(nèi)部狀態(tài)

19、，也需要考慮人與技術(shù)環(huán)境之間的關(guān)系。為了克服這些技術(shù)挑戰(zhàn)，陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的控制論研究項(xiàng)目，重點(diǎn)是發(fā)展高維閉環(huán)人類科學(xué)模型，描述人類適應(yīng)性行為的固有狀態(tài)和時(shí)間依賴性。擁有多個(gè)子系統(tǒng)和多個(gè)反饋回路的復(fù)雜控制論系統(tǒng)，代表了一類至關(guān)重要且未能得到很好研究的人系統(tǒng)。但深入了解這類系統(tǒng)，人類科學(xué)面臨著方法和理論的艱巨挑戰(zhàn)。目前我們使用的是大尺度大腦皮層模型，由多個(gè)分層組織的腦區(qū)組成，用來(lái)測(cè)試特別假設(shè)，將不同的連接模式與閉環(huán)、多反饋回路控制論系統(tǒng)的整體和行為功能相聯(lián)系。該項(xiàng)目的研究目標(biāo)包括：（1）確定不同的連接模式對(duì)多反饋回路控制論系統(tǒng)的整體動(dòng)力學(xué)行為的約束。（2）了解不同的連接模式如何影響群體動(dòng)力學(xué)，如同

20、步性、復(fù)雜性和無(wú)尺度行為。（3）檢查皮質(zhì)-皮層和丘腦-皮層連接如何產(chǎn)生互頻率耦合。（4）測(cè)試皮層下系統(tǒng)在多感覺(jué)輸入神經(jīng)元整合中可能作用的假設(shè)。（5）檢查緊張性神經(jīng)調(diào)節(jié)控制的基礎(chǔ)活性及對(duì)感覺(jué)輸入的反應(yīng)。（6）探討相位神經(jīng)調(diào)節(jié)在多感覺(jué)整合中的功能作用的新假說(shuō)。（7）測(cè)試基于群體和速率的神經(jīng)元系統(tǒng)信息編碼對(duì)系統(tǒng)連續(xù)性反應(yīng)的影響。（8）使用有代表性的相似性來(lái)驅(qū)動(dòng)“泄露-整合-觸發(fā)（）神經(jīng)元模型的連續(xù)命令。（）開(kāi)發(fā)基于連續(xù)命令神經(jīng)元模型實(shí)現(xiàn)的神經(jīng)形態(tài)硬件。二、科研設(shè)施士兵適應(yīng)性技術(shù)中心目前有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)施。（一）創(chuàng)新共享（）與士兵適應(yīng)性技術(shù)中心同時(shí)成立，位于馬里蘭州阿伯丁試驗(yàn)場(chǎng)，將公共創(chuàng)客空間與人類和環(huán)

21、境跟蹤分析空間相結(jié)合。公共創(chuàng)客空間旨在鼓勵(lì)人系統(tǒng)、人環(huán)境交互技術(shù)的創(chuàng)新探索和快速原型制造，人類和環(huán)境跟蹤分析空間旨在支持研究多時(shí)間尺度上人類狀態(tài)和行為的變化。該實(shí)驗(yàn)室向所有感興趣的用戶開(kāi)放，可以開(kāi)展用戶控制的環(huán)境與可穿戴傳感器實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新共享空間有兩個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)：1、作為人類交互新思想的孵化器、創(chuàng)新方法的驗(yàn)證基地，推動(dòng)全球創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的大力發(fā)展。向用戶提供工具、社會(huì)環(huán)境和設(shè)備，促進(jìn)合作和知識(shí)發(fā)展，幫助將想法轉(zhuǎn)化為新的研究項(xiàng)目和系統(tǒng)。2、提供能夠支持各種人類行為的普遍感知環(huán)境，支持人類多樣性差異項(xiàng)目以及其他研究。創(chuàng)意共享的關(guān)鍵特征是具有高端計(jì)算與顯示資源，能夠分析人類神經(jīng)、生理和行為數(shù)據(jù)以及環(huán)境數(shù)據(jù)。在

22、這一空間，研究人員有機(jī)會(huì)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)分析方法原型，了解與改變?nèi)祟愋袨椋约捌渌匀藶橹行牡姆治龇椒?。嵌入式傳感器和先進(jìn)可穿戴技術(shù)將免費(fèi)提供給感興趣的用戶，量化他們的活動(dòng)和健康模式。為了激發(fā)用戶探索創(chuàng)造性的解決方案，創(chuàng)新共享空間提供了各種輕工機(jī)床、電子加工站、打印、高性能工作站、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔等。跟蹤資源包括了基于I光學(xué)、無(wú)線傳感器的工具，可以表征身體的運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)。創(chuàng)新空間還提供了專用分析工作站，可以連接到50節(jié)點(diǎn)+（1000核心+）的計(jì)算集群進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，共同分析和可視化軟件包（、等）也一應(yīng)俱全。（二）實(shí)驗(yàn)室（）“神經(jīng)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的任務(wù)影響”（MissionImpactthroug，hMINNe）實(shí)驗(yàn)室位于阿伯丁試驗(yàn)場(chǎng)，設(shè)立于200年1。目的是開(kāi)展基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，將神經(jīng)科學(xué)知識(shí)和方法從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化到實(shí)際環(huán)境中應(yīng)用。設(shè)施包括兩大核心組成：第一個(gè)是多腔室、可重配置的實(shí)驗(yàn)空間，能夠提供最先進(jìn)的電學(xué)和聲學(xué)可控環(huán)境，專門(mén)設(shè)計(jì)用于最大限度地實(shí)現(xiàn)神經(jīng)生理、生理和行為測(cè)量功能和數(shù)據(jù)