美國東部時(shí)間8月26日晚上10點(diǎn)，北京時(shí)間8月27日早上10點(diǎn)，哈佛創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的華人腦機(jī)接口創(chuàng)業(yè)企業(yè)BrainCo在位于美國波士頓的哈佛大學(xué)展示了BrainOS人類大腦智能操作系統(tǒng)的初步成果，這一發(fā)布，宣告了人機(jī)交互領(lǐng)域進(jìn)入到了一種里程碑式的新階段。
過去不到十年間，手機(jī)作為人類的新器官似乎已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，我們迅速習(xí)慣了用手機(jī)社交、購物，紛爭和打發(fā)無聊時(shí)光。商業(yè)層面，移動互聯(lián)網(wǎng)取代PC互聯(lián)網(wǎng)這一場價(jià)值數(shù)萬億美元的“創(chuàng)造性破壞”，已經(jīng)徹底改變了全球科技公司的力量版圖。
下一場這樣的迭代將在何時(shí)發(fā)生?無論是車聯(lián)網(wǎng)、或者是略有降溫的智能音箱，都因?yàn)槠涑蔀槿藱C(jī)交互的新渠道的潛力而備受關(guān)注。全球的BIG TECH們紛紛壓下重注，而「腦機(jī)接口」已經(jīng)成為科技界被討論最多，最具潛力的方向之一。
顧名思義，腦機(jī)接口指的是在人類大腦與機(jī)器(包括智能硬件)、互聯(lián)網(wǎng)之間建立接口與橋梁，使得腦部的電信號可以直接與計(jì)算機(jī)電信號互動，從而使得大腦直接與虛擬世界連接，溝通。
這一技術(shù)最早于1973年由美國加州大學(xué)洛杉磯分校的威達(dá)爾教授提出，卻因當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)展水平仍較為初級等原因，未能吸引較多關(guān)注。進(jìn)入21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)行業(yè)的迅速發(fā)展，用戶對于人機(jī)交互更高效率的追求，使得針對腦機(jī)接口的研究再次被提上議程。
在手機(jī)成為人機(jī)交互的主渠道實(shí)現(xiàn)的這十年間，腦機(jī)接口的顛覆性更是引起了全球性的重視，許多科研團(tuán)隊(duì)、互聯(lián)網(wǎng)巨頭都已在這一領(lǐng)域投入大量的資源。
「腦機(jī)接口」看似科幻，但其實(shí)并不遙遠(yuǎn)。目前，受關(guān)注度最高的技術(shù)概念，是特斯拉創(chuàng)始人埃隆•馬斯克在2019年推出的Neuralink公司及其高帶寬腦機(jī)接口系統(tǒng)。根據(jù)資料顯示，該項(xiàng)目聲稱在一年內(nèi)就能將芯片植入截癱病人的大腦，幫助其控制手機(jī)或電腦。
馬斯克興奮地發(fā)布Neuralink以來，其技術(shù)成果引發(fā)許多媒體的關(guān)注，也讓更多人根據(jù)科研論文、影像資料等媒介形式了解腦機(jī)接口技術(shù)。這其中，就有一支視頻被許多人觀看、分享，以此暢想未來人類通過大腦實(shí)現(xiàn)交互的場景。該視頻其實(shí)來自于一家中國的腦機(jī)接口公司 強(qiáng)腦科技(BrainCo)。最近，這家由哈佛大學(xué)腦科學(xué)中心研究員所組建的創(chuàng)業(yè)公司，也正式基于腦控萬物的構(gòu)想，發(fā)布了BrainOS腦機(jī)接口人類大腦智能操作系統(tǒng)。
中國團(tuán)隊(duì)做的腦機(jī)接口，和馬斯克有什么不同？
目前，腦機(jī)接口技術(shù)可被分為兩類。一類是BMI(人腦-機(jī)器界面)，另一類則是BCI(人腦-計(jì)算機(jī)界面)。而根據(jù)系統(tǒng)與人腦的連接方式，又可被分為有創(chuàng)和無創(chuàng)腦機(jī)接口兩種類型。像前文提到的Neuralink公司，正是采用了有創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)。該技術(shù)需要將電路、芯片通過開顱手術(shù)等方式植入人腦。
△侵入式腦機(jī)接口技術(shù)
這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠直接從大腦皮層獲取信息，避免神經(jīng)信號因顱骨阻隔而衰減。缺點(diǎn)也顯而易見：開顱手術(shù)仍存在風(fēng)險(xiǎn)，且植入的電極在一年后就會被疤痕組織所包圍，影響神經(jīng)信號的傳輸。因此，有創(chuàng)腦機(jī)接口目前仍針對截癱病人等擁有特殊需求的人群，難以普及。
而BrainOS系統(tǒng)，采用的卻是無創(chuàng)的非侵入式混合腦機(jī)接口技術(shù)。通過佩戴設(shè)備，系統(tǒng)可以收集、處理人體的腦電信號(EEG)和肌電信號(EMG)。這種方式對植入者身體不需要造成創(chuàng)口，從倫理上來說更容易被普通大眾接受，且維護(hù)成本較低。
△非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)
BrainOS背后的BrainCo創(chuàng)立于2015年，是哈佛大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室孵化的第一支華人團(tuán)隊(duì)。創(chuàng)始人韓璧丞是哈佛大學(xué)腦科學(xué)中心博士，他是首位就腦機(jī)接口技術(shù)接受福布斯專訪的華人科學(xué)家，曾入選2017年MIT《麻省理工科技評論》「中國35歲以下科技創(chuàng)新35人」。團(tuán)隊(duì)經(jīng)過哈佛大學(xué)孵化，并獲得中國電子、招商局資本、光大控股、騰訊聯(lián)合創(chuàng)始人、華登國際、鼎暉投資等機(jī)構(gòu)投資，是近三年非侵入式腦機(jī)接口領(lǐng)域最大規(guī)模融資。
和Neuralink不同，BrainCo已經(jīng)基于無創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)推出了可供商用的產(chǎn)品：用于智慧教育的Focus專注力訓(xùn)練設(shè)備和用于上肢殘疾人士的BrainRobotics智能仿生手。這兩款產(chǎn)品中的第一款可以利用腦電波神經(jīng)反饋訓(xùn)練來提升認(rèn)知能力，追蹤專注力數(shù)據(jù)、并對其進(jìn)行量化和提升。這款產(chǎn)品已經(jīng)在北美許多知名中學(xué)、大學(xué)實(shí)驗(yàn)室(如麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室)試用，并收到了非常積極的反饋。BrainRobotics智能仿生手，開創(chuàng)了人類意識控制機(jī)械手的新時(shí)代，在CES(世界消費(fèi)電子展)上屢獲殊榮，更是榮膺2019年美國《時(shí)代周刊》年度百大創(chuàng)新并且登上雜志封面。
△志愿者演示BrainRobotics智能仿生手
△BrainRobotics智能仿生手榮膺2019年美國《時(shí)代周刊》年度百大發(fā)明
收集了人腦數(shù)據(jù)后，我們能用它來做什么?
在2019年中科院的報(bào)告中，腦機(jī)接口被列為了人工智能的八大核心關(guān)鍵技術(shù)之一。但實(shí)際上，腦機(jī)接口應(yīng)當(dāng)是人工智能的下一代技術(shù)。原因在于，人工智能技術(shù)的目的是讓機(jī)器更聰明，而腦機(jī)接口的終極目標(biāo)卻是對人類的增強(qiáng)，包括了智能機(jī)械義肢，神經(jīng)調(diào)控及認(rèn)知能力增強(qiáng)等多種賦能人類的應(yīng)用。例如，BrainCo自主研發(fā)的“腦機(jī)接口+”自閉癥腦訓(xùn)練系統(tǒng)，是專門針對自閉癥的核心社交障礙設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)類數(shù)字藥物產(chǎn)品，能夠直接對腦神經(jīng)進(jìn)行訓(xùn)練，顯著提升行為干預(yù)的效果。該系統(tǒng)目前已經(jīng)成功落地杭州。
而基于腦機(jī)接口的人機(jī)交互模式，正是腦機(jī)接口領(lǐng)域的重要研究方向之一。
△杭州康譜睿啟兒童成長中心
人機(jī)物聯(lián)網(wǎng)曙光初現(xiàn)
出于對腦機(jī)接口的前瞻理解，BrainCo公司提出了從目前為大眾熟知的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)，進(jìn)化到通過人工智能(AI)技術(shù)實(shí)現(xiàn)與智能設(shè)備交互的 AI 物聯(lián)網(wǎng)(AIoT)，最后到通過人腦-機(jī)器界面(BMI)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)物聯(lián)網(wǎng)(BMIoT)的路徑。
BrainCo認(rèn)為，有了它，人類與智能設(shè)備更加直接、直觀的交互，讓機(jī)器除了可以理解人類指令，還能了解人類身體狀態(tài)。
本次發(fā)布會，BrainCo向外界展示了兩項(xiàng)預(yù)研中的產(chǎn)品，一個(gè)是“讀心術(shù)”——腦波成像技術(shù)，該技術(shù)可以利用腦電波的模式作為條件通過算法還原人眼所見或大腦中想象的圖景。之前要想還原人類大腦中的圖像，需要借助核磁共振掃描儀器，通過記錄志愿者觀看特定圖像的大腦反應(yīng)與神經(jīng)反應(yīng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，通過算法還原來重構(gòu)志愿者看到的圖像。核磁共振技術(shù)是腦機(jī)接口技術(shù)一種實(shí)現(xiàn)方式，需要大型儀器配合完成腦部掃描。BrainCo展示的腦波成像技術(shù)只通過三個(gè)電極采集前額葉腦電波，配合算法可以實(shí)現(xiàn)初步實(shí)現(xiàn)腦波成像。
△BrainCo科學(xué)家腦波成像技術(shù)生成圖片，前兩行為測試者盯住數(shù)字“1”10-20秒后，大腦中還原的圖像，后兩行是測試者盯住數(shù)字“5” 10-20秒后，大腦中還原的圖像。
這項(xiàng)技術(shù)取得進(jìn)展后，采用便攜式腦電檢測儀器直接讀取人類大腦中圖像將成為可能。
本次發(fā)布會，BrainCo向外界呈現(xiàn)的第二項(xiàng)技術(shù)是隔空打字。BrainCo經(jīng)過多年的研發(fā)，打造了一套成熟的肌電控制系統(tǒng)，這套系統(tǒng)可以采集前臂的手部運(yùn)動肌肉群EMG信號，處理并精確判定用戶的手部運(yùn)動意圖。這套肌電控制系統(tǒng)目前已經(jīng)應(yīng)用于BrainCo研發(fā)的智能仿生手，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了幫助殘障女孩林安露實(shí)現(xiàn)了彈鋼琴的夢想。本次展示的是智能仿生手操作系統(tǒng)的升級版，可以更精準(zhǔn)的識別人體的肌電信號，實(shí)現(xiàn)更多精細(xì)化隔空操控。
△隔空打字
本次發(fā)布會BrainOS大腦智能操作系統(tǒng)，是一款以BMIoT作為核心理念研發(fā)的系統(tǒng)。這款系統(tǒng)可被分為兩部分，一個(gè)是應(yīng)用腦機(jī)接口技術(shù)，使用戶通過系統(tǒng)控制智能家居、車、手機(jī)等外部設(shè)備;另一個(gè)則是對用戶狀態(tài)進(jìn)行追蹤分析，提供干預(yù)和建議。
△隔空操作電腦
此次BrainOS的概念發(fā)布中，BrainCo描述了未來腦控萬物的多個(gè)應(yīng)用場景，從家居、出行、工作、運(yùn)動、娛樂，到認(rèn)知增強(qiáng)、工業(yè)、醫(yī)療康復(fù)，幾乎包含了現(xiàn)代生活的方方面面。
以工作場景為例。根據(jù) BrainCo的設(shè)想，通過結(jié)合BrainOS系統(tǒng)與各類智能終端，腦機(jī)接口技術(shù)將能有效地幫助人們提高工作效率，簡化各類操作。
當(dāng)用戶在使用手機(jī)時(shí)，具備腦機(jī)接口的設(shè)備可以偵測到用戶的腦電信號，并將其直接輸送給智能終端，避免了用戶的額外操作。比如當(dāng)用戶在忙碌工作時(shí)接到電話，就可以直接通過「想一想」的方式，用腦控選擇接聽或掛斷電話。更厲害的是，用戶甚至可以通過特定手勢快速進(jìn)入文字輸入模式，隔空輸入信息。
BrainOS對于工作場景的優(yōu)化并不停留于生產(chǎn)力層面。它也能幫助人們檢測精神狀態(tài)，在日常生活中提示用戶壓力和焦慮感提升，并建議用戶冥想放松。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入休息模式后，BrainOS可以根據(jù)用戶腦電信號生成相應(yīng)音樂，引導(dǎo)用戶進(jìn)入放松狀態(tài)。
在出行領(lǐng)域，BrainOS可以與智能出行設(shè)備結(jié)合，為出行提供便利的同時(shí)，更有效的保證出行安全。當(dāng)用戶進(jìn)入車庫，靠近車門，BrainOS系統(tǒng)檢測處于車輛操控狀態(tài)，就能讓用戶用大腦控制打開車門、啟動汽車、打開車庫門。
更重要的是，當(dāng)用戶在路上行駛時(shí)遇到緊急情況，設(shè)備能夠及時(shí)感知人躲避危險(xiǎn)的意識，比人反應(yīng)能更快做出剎車和相應(yīng)規(guī)避動作，躲避危險(xiǎn)和緊急情況。
從這部分構(gòu)想中，我們可以看到BrainOS的本質(zhì)：無創(chuàng)腦機(jī)接口設(shè)備將成為目前越來越多的智能設(shè)備之間的橋梁。BrainOS負(fù)責(zé)收集、“翻譯”人的腦電信號，并將它傳遞給機(jī)器，從而實(shí)現(xiàn)“腦控萬物”。
因此，這些構(gòu)想的落地，既需要BrainOS自身的不斷研發(fā)迭代，也有賴于各領(lǐng)域品牌對于生態(tài)鏈的耕耘。目前這家公司已經(jīng)拿到或正在申請多項(xiàng)與腦機(jī)接口相關(guān)的專利，其中就包括了基于腦電數(shù)據(jù)的汽車控制方法、基于腦波控制的智能輪椅，人體異常狀態(tài)監(jiān)控等數(shù)十項(xiàng)與概念場景極其吻合的專利。
腦控萬物將是未來，這樣的技術(shù)不會只應(yīng)用于少數(shù)領(lǐng)域，勢必將是結(jié)合了腦科技、芯片科技和數(shù)據(jù)科技的跨學(xué)科產(chǎn)業(yè)，可以預(yù)期將在多條技術(shù)路線，多種標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)的博弈中不斷前行，但BrainOS在這一領(lǐng)域的前瞻布局，已經(jīng)使其成為難以忽視的核心玩家。
隨著腦機(jī)接口技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，未來將會有越來越多的企業(yè)投入到這一跨時(shí)代的人機(jī)交互實(shí)驗(yàn)中，讓人類可以想得更快、更遠(yuǎn)。
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