美國東部時間8月26日晚上10點,哈佛創(chuàng)新實驗室的華人腦機接口創(chuàng)業(yè)企業(yè)BrainCo在位于美國波士頓的哈佛大學展示了BrainOS人類大腦智能操作系統(tǒng)的初步成果,這一發(fā)布,宣告了人機交互領(lǐng)域進入到了一種里程碑式的新階段。

過去不到十年間,手機作為人類的新器官似乎已經(jīng)成為現(xiàn)實,我們迅速習慣了用手機社交、購物,紛爭和打發(fā)無聊時光。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,都因為其成為人機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,腦機接口指的是在人類大腦與機器(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算機電信號互動,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年由美國加州大學洛杉磯分校的威達爾教授提出,卻因當時計算機發(fā)展水平仍較為初級等原因,未能吸引較多關(guān)注。進入21世紀,計算機行業(yè)的迅速發(fā)展,用戶對于人機交互更高效率的追求,使得針對腦機接口的研究再次被提上議程。

在手機成為人機交互的主渠道實現(xiàn)的這十年間,腦機接口的顛覆性更是引起了全球性的重視,許多科研團隊、互聯(lián)網(wǎng)巨頭都已在這一領(lǐng)域投入大量的資源。

「腦機接口」看似科幻,但其實并不遙遠。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接口系統(tǒng)。根據(jù)資料顯示,該項目聲稱在一年內(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現(xiàn)交互的場景。該視頻其實來自于一家中國的腦機接口公司 強腦科技(BrainCo)。最近,這家由哈佛大學腦科學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腦機接口人類大腦智能操作系統(tǒng)。

中國團隊做的腦機接口,和馬斯克有什么不同?

目前,腦機接口技術(shù)可被分為兩類。一類是BMI(人腦-機器界面),另一類則是BCI(人腦-計算機界面)。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。

侵入式腦機接口技術(shù)

這一技術(shù)的優(yōu)點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。缺點也顯而易見:開顱手術(shù)仍存在風險,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接口技術(shù)。通過佩戴設備,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,且維護成本較低。

非侵入式腦機接口技術(shù)

BrainOS背后的BrainCo創(chuàng)立于2015年,是哈佛大學創(chuàng)新實驗室孵化的第一支華人團隊。創(chuàng)始人韓璧丞是哈佛大學腦科學中心博士,他是首位就腦機接口技術(shù)接受福布斯專訪的華人科學家,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」。團隊經(jīng)過哈佛大學孵化,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、鼎暉投資等機構(gòu)投資,是近三年非侵入式腦機接口領(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專注力訓練設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)反饋訓練來提升認知能力,追蹤專注力數(shù)據(jù)、并對其進行量化和提升。這款產(chǎn)品已經(jīng)在北美許多知名中學、大學實驗室(如麻省理工學院媒體實驗室)試用,并收到了非常積極的反饋。BrainRobotics智能仿生手,開創(chuàng)了人類意識控制機械手的新時代,在CES(世界消費電子展)上屢獲殊榮,更是榮膺2019年美國《時代周刊》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,我們能用它來做什么?

在2019年中科院的報告中,腦機接口被列為了人工智能的八大核心關(guān)鍵技術(shù)之一。但實際上,腦機接口應當是人工智能的下一代技術(shù)。原因在于,人工智能技術(shù)的目的是讓機器更聰明,而腦機接口的終極目標卻是對人類的增強,包括了智能機械義肢,神經(jīng)調(diào)控及認知能力增強等多種賦能人類的應用。例如,BrainCo自主研發(fā)的“腦機接口+”自閉癥腦訓練系統(tǒng),是專門針對自閉癥的核心社交障礙設計的精準類數(shù)字藥物產(chǎn)品,能夠直接對腦神經(jīng)進行訓練,顯著提升行為干預的效果。該系統(tǒng)目前已經(jīng)成功落地杭州。

而基于腦機接口的人機交互模式,正是腦機接口領(lǐng)域的重要研究方向之一。

人機物聯(lián)網(wǎng)曙光初現(xiàn)

出于對腦機接口的前瞻理解,BrainCo公司提出了從目前為大眾熟知的物聯(lián)網(wǎng)(IoT),進化到通過人工智能(AI)技術(shù)實現(xiàn)與智能設備交互的 AI 物聯(lián)網(wǎng)(AIoT),最后到通過人腦-機器界面(BMI)技術(shù)實現(xiàn)人機物聯(lián)網(wǎng)(BMIoT)的路徑。

BrainCo認為,有了它,人類與智能設備更加直接、直觀的交互,讓機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向外界展示了兩項預研中的產(chǎn)品,一個是“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與神經(jīng)反應數(shù)據(jù)庫進行比對,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)是腦機接口技術(shù)一種實現(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)只通過三個電極采集前額葉腦電波,配合算法可以實現(xiàn)初步實現(xiàn)腦波成像。

這項技術(shù)取得進展后,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。

隔空打字

本次發(fā)布會,BrainCo向外界呈現(xiàn)的第二項技術(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動肌肉群EMG信號,處理并精確判定用戶的手部運動意圖。這套肌電控制系統(tǒng)目前已經(jīng)應用于BrainCo研發(fā)的智能仿生手,已經(jīng)實現(xiàn)了幫助殘障女孩林安露實現(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,可以更精準的識別人體的肌電信號,實現(xiàn)更多精細化隔空操控。

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,一個是應用腦機接口技術(shù),使用戶通過系統(tǒng)控制智能家居、車、手機等外部設備;另一個則是對用戶狀態(tài)進行追蹤分析,提供干預和建議。

此次BrainOS的概念發(fā)布中,BrainCo描述了未來腦控萬物的多個應用場景,從家居、出行、工作、運動、娛樂,到認知增強、工業(yè)、醫(yī)療康復,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的設想,通過結(jié)合BrainOS系統(tǒng)與各類智能終端,腦機接口技術(shù)將能有效地幫助人們提高工作效率,簡化各類操作。

當用戶在使用手機時,具備腦機接口的設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。比如當用戶在忙碌工作時接到電話,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。當系統(tǒng)進入休息模式后,BrainOS可以根據(jù)用戶腦電信號生成相應音樂,引導用戶進入放松狀態(tài)。

在出行領(lǐng)域,BrainOS可以與智能出行設備結(jié)合,為出行提供便利的同時,更有效的保證出行安全。當用戶進入車庫,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,當用戶在路上行駛時遇到緊急情況,設備能夠及時感知人躲避危險的意識,比人反應能更快做出剎車和相應規(guī)避動作,躲避危險和緊急情況。

從這部分構(gòu)想中,我們可以看到BrainOS的本質(zhì):無創(chuàng)腦機接口設備將成為目前越來越多的智能設備之間的橋梁。BrainOS負責收集、“翻譯”人的腦電信號,并將它傳遞給機器,從而實現(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與腦機接口相關(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)科技的跨學科產(chǎn)業(yè),可以預期將在多條技術(shù)路線,多種標準生態(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。

隨著腦機接口技術(shù)持續(xù)進步,未來將會有越來越多的企業(yè)投入到這一跨時代的人機交互實驗中,讓人類可以想得更快、更遠。