美國(guó)東部時(shí)間8月26日晚上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(guó)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(guò)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(gòu)物,紛爭(zhēng)和打發(fā)無(wú)聊時(shí)光。商業(yè)層面,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)取代PC互聯(lián)網(wǎng)這一場(chǎng)價(jià)值數(shù)萬(wàn)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(chǎng)這樣的迭代將在何時(shí)發(fā)生?無(wú)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(hào)可以直接與計(jì)算機(jī)電信號(hào)互動(dòng),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(guó)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(jí)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(duì)于人機(jī)交互更高效率的追求,使得針對(duì)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(lái),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(lái)人類通過(guò)大腦實(shí)現(xiàn)交互的場(chǎng)景。該視頻其實(shí)來(lái)自于一家中國(guó)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(wàn)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(guó)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(wú)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(guò)開(kāi)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(hào)因顱骨阻隔而衰減。缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn):開(kāi)顱手術(shù)仍存在風(fēng)險(xiǎn),且植入的電極在一年后就會(huì)被疤痕組織所包圍,影響神經(jīng)信號(hào)的傳輸。因此,有創(chuàng)腦機(jī)接口目前仍針對(duì)截癱病人等擁有特殊需求的人群,難以普及。

而B(niǎo)rainOS系統(tǒng),采用的卻是無(wú)創(chuàng)的非侵入式混合腦機(jī)接口技術(shù)。通過(guò)佩戴設(shè)備,系統(tǒng)可以收集、處理人體的腦電信號(hào)(EEG)和肌電信號(hào)(EMG)。這種方式對(duì)植入者身體不需要造成創(chuàng)口,從倫理上來(lái)說(shuō)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(píng)論》「中國(guó)35歲以下科技創(chuàng)新35人」。團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)哈佛大學(xué)孵化,并獲得中國(guó)電子、招商局資本、光大控股、騰訊聯(lián)合創(chuàng)始人、華登國(guó)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(wú)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(lái)提升認(rèn)知能力,追蹤專注力數(shù)據(jù)、并對(duì)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(kāi)創(chuàng)了人類意識(shí)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(guó)《時(shí)代周刊》年度百大創(chuàng)新并且登上雜志封面。

收集了人腦數(shù)據(jù)后,我們能用它來(lái)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(duì)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(mén)針對(duì)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(duì)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。

人機(jī)物聯(lián)網(wǎng)曙光初現(xiàn)

出于對(duì)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(guò)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(guò)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(huì),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(guò)算法還原人眼所見(jiàn)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(guò)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(kù)進(jìn)行比對(duì),通過(guò)算法還原來(lái)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(guò)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。

這項(xiàng)技術(shù)取得進(jìn)展后,采用便攜式腦電檢測(cè)儀器直接讀取人類大腦中圖像將成為可能。

隔空打字

本次發(fā)布會(huì),BrainCo向外界呈現(xiàn)的第二項(xiàng)技術(shù)是隔空打字。BrainCo經(jīng)過(guò)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(dòng)肌肉群EMG信號(hào),處理并精確判定用戶的手部運(yùn)動(dòng)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(mèng)想。本次展示的是智能仿生手操作系統(tǒng)的升級(jí)版,可以更精準(zhǔn)的識(shí)別人體的肌電信號(hào),實(shí)現(xiàn)更多精細(xì)化隔空操控。

本次發(fā)布會(huì)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(guò)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(duì)用戶狀態(tài)進(jìn)行追蹤分析,提供干預(yù)和建議。

此次BrainOS的概念發(fā)布中,BrainCo描述了未來(lái)腦控萬(wàn)物的多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景,從家居、出行、工作、運(yùn)動(dòng)、娛樂(lè),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(chǎng)景為例。根據(jù) BrainCo的設(shè)想,通過(guò)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(jiǎn)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(cè)到用戶的腦電信號(hào),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(guò)「想一想」的方式,用腦控選擇接聽(tīng)或掛斷電話。更厲害的是,用戶甚至可以通過(guò)特定手勢(shì)快速進(jìn)入文字輸入模式,隔空輸入信息。

BrainOS對(duì)于工作場(chǎng)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(cè)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(hào)生成相應(yīng)音樂(lè),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(kù),靠近車門(mén),BrainOS系統(tǒng)檢測(cè)處于車輛操控狀態(tài),就能讓用戶用大腦控制打開(kāi)車門(mén)、啟動(dòng)汽車、打開(kāi)車庫(kù)門(mén)。

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(shí),比人反應(yīng)能更快做出剎車和相應(yīng)規(guī)避動(dòng)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(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口設(shè)備將成為目前越來(lái)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(hào),并將它傳遞給機(jī)器,從而實(shí)現(xiàn)“腦控萬(wàn)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(duì)于生態(tài)鏈的耕耘。目前這家公司已經(jīng)拿到或正在申請(qǐng)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(chǎng)景極其吻合的專利。

腦控萬(wàn)物將是未來(lái),這樣的技術(shù)不會(huì)只應(yīng)用于少數(shù)領(lǐng)域,勢(shì)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(lái)將會(huì)有越來(lái)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)。