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(xué)展示了BrainOS人類(lèi)大腦智能操作系統的初步成果,這一發(fā)布,宣告了人機交互領(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,手機作為人類(lèi)的新器官似乎已經(jīng)成為現實(shí),我們迅速習慣了用手機社交、購物,紛爭和打發(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(chē)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(lèi)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(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年由美國加州大學(xué)洛杉磯分校的威達爾教授提出,卻因當時(shí)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(jìn)入21世紀,計算機行業(yè)的迅速發(fā)展,用戶(hù)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(shí)現的這十年間,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(shí)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。根據資料顯示,該項目聲稱(chēng)在一年內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(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(guān)看、分享,以此暢想未來(lái)人類(lèi)通過(guò)大腦實(shí)現交互的場(chǎng)景。該視頻其實(shí)來(lái)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(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)物的構想,發(fā)布了BrainOS腦機接口人類(lèi)大腦智能操作系統。
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(lèi)。一類(lèi)是BMI(人腦-機器界面),另一類(lèi)則是BCI(人腦-計算機界面)。而根據系統與人腦的連接方式,又可被分為有創(chuàng )和無(wú)創(chuàng )腦機接口兩種類(lèi)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(guò)開(kāi)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(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(jiàn):開(kāi)顱手術(shù)仍存在風(fēng)險,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B(niǎo)rainOS系統,采用的卻是無(wú)創(chuàng )的非侵入式混合腦機接口技術(shù)。通過(guò)佩戴設備,系統可以收集、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(lái)說(shuō)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(xué)創(chuàng )新實(shí)驗室孵化的第一支華人團隊。創(chuàng )始人韓璧丞是哈佛大學(xué)腦科學(xué)中心博士,他是首位就腦機接口技術(shù)接受福布斯專(zhuān)訪(fǎng)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」。團隊經(jīng)過(guò)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、鼎暉投資等機構投資,是近三年非侵入式腦機接口領(lǐng)域最大規模融資。
和Neuralink不同,BrainCo已經(jīng)基于無(wú)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(zhuān)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(lái)提升認知能力,追蹤專(zhuān)注力數據、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)驗室(如麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗室)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(lèi)意識控制機械手的新時(shí)代,在CES(世界消費電子展)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
收集了人腦數據后,我們能用它來(lái)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(shí)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(lèi)的增強,包括了智能機械義肢,神經(jīng)調控及認知能力增強等多種賦能人類(lèi)的應用。例如,BrainCo自主研發(fā)的“腦機接口+”自閉癥腦訓練系統,是專(zhuān)門(mén)針對自閉癥的核心社交障礙設計的精準類(lèi)數字藥物產(chǎn)品,能夠直接對腦神經(jīng)進(jìn)行訓練,顯著(zhù)提升行為干預的效果。該系統目前已經(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。
△杭州康譜睿啟兒童成長(cháng)中心
人機物聯(lián)網(wǎng)曙光初現
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(jìn)化到通過(guò)人工智能(AI)技術(shù)實(shí)現與智能設備交互的 AI物聯(lián)網(wǎng)(AIoT),最后到通過(guò)人腦-機器界面(BMI)技術(shù)實(shí)現人機物聯(lián)網(wǎng)(BMIoT)的路徑。
BrainCo認為,有了它,人類(lèi)與智能設備更加直接、直觀(guān)的交互,讓機器除了可以理解人類(lèi)指令,還能了解人類(lèi)身體狀態(tài)。
本次發(fā)布會(huì ),BrainCo向外界展示了兩項預研中的產(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(lèi)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(guān)看特定圖像的大腦反應與神經(jīng)反應數據庫進(jìn)行比對,通過(guò)算法還原來(lái)重構志愿者看到的圖像。核磁共振技術(shù)是腦機接口技術(shù)一種實(shí)現方式,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)現初步實(shí)現腦波成像。
△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字“1”10-20秒后,大腦中還原的圖像,后兩行是測試者盯住數字“5” 10-20秒后,大腦中還原的圖像。
這項技術(shù)取得進(jìn)展后,采用便攜式腦電檢測儀器直接讀取人類(lèi)大腦中圖像將成為可能。
本次發(fā)布會(huì ),BrainCo向外界呈現的第二項技術(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,這套系統可以采集前臂的手部運動(dòng)肌肉群EMG信號,處理并精確判定用戶(hù)的手部運動(dòng)意圖。這套肌電控制系統目前已經(jīng)應用于BrainCo研發(fā)的智能仿生手,已經(jīng)實(shí)現了幫助殘障女孩林安露實(shí)現了彈鋼琴的夢(mèng)想。本次展示的是智能仿生手操作系統的升級版,可以更精準的識別人體的肌電信號,實(shí)現更多精細化隔空操控。
△隔空打字
本次發(fā)布會(huì )BrainOS大腦智能操作系統,是一款以BMIoT作為核心理念研發(fā)的系統。這款系統可被分為兩部分,一個(gè)是應用腦機接口技術(shù),使用戶(hù)通過(guò)系統控制智能家居、車(chē)、手機等外部設備;另一個(gè)則是對用戶(hù)狀態(tài)進(jìn)行追蹤分析,提供干預和建議。
△隔空操作電腦
此次BrainOS的概念發(fā)布中,BrainCo描述了未來(lái)腦控萬(wàn)物的多個(gè)應用場(chǎng)景,從家居、出行、工作、運動(dòng)、娛樂(lè ),到認知增強、工業(yè)、醫療康復,幾乎包含了現代生活的方方面面。
以工作場(chǎng)景為例。根據 BrainCo的設想,通過(guò)結合BrainOS系統與各類(lèi)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(jiǎn)化各類(lèi)操作。
當用戶(hù)在使用手機時(shí),具備腦機接口的設備可以偵測到用戶(hù)的腦電信號,并將其直接輸送給智能終端,避免了用戶(hù)的額外操作。比如當用戶(hù)在忙碌工作時(shí)接到電話(huà),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(huà)。更厲害的是,用戶(hù)甚至可以通過(guò)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(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精神狀態(tài),在日常生活中提示用戶(hù)壓力和焦慮感提升,并建議用戶(hù)冥想放松。當系統進(jìn)入休息模式后,BrainOS可以根據用戶(hù)腦電信號生成相應音樂(lè ),引導用戶(hù)進(jìn)入放松狀態(tài)。
在出行領(lǐng)域,BrainOS可以與智能出行設備結合,為出行提供便利的同時(shí),更有效的保證出行安全。當用戶(hù)進(jìn)入車(chē)庫,靠近車(chē)門(mén),BrainOS系統檢測處于車(chē)輛操控狀態(tài),就能讓用戶(hù)用大腦控制打開(kāi)車(chē)門(mén)、啟動(dòng)汽車(chē)、打開(kāi)車(chē)庫門(mén)。
更重要的是,當用戶(hù)在路上行駛時(shí)遇到緊急情況,設備能夠及時(shí)感知人躲避危險的意識,比人反應能更快做出剎車(chē)和相應規避動(dòng)作,躲避危險和緊急情況。
從這部分構想中,我們可以看到BrainOS的本質(zhì):無(wú)創(chuàng )腦機接口設備將成為目前越來(lái)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(shí)現“腦控萬(wàn)物”。
因此,這些構想的落地,既需要BrainOS自身的不斷研發(fā)迭代,也有賴(lài)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(zhuān)利,其中就包括了基于腦電數據的汽車(chē)控制方法、基于腦波控制的智能輪椅,人體異常狀態(tài)監控等數十項與概念場(chǎng)景極其吻合的專(zhuān)利。
腦控萬(wàn)物將是未來(lái),這樣的技術(shù)不會(huì )只應用于少數領(lǐng)域,勢必將是結合了腦科技、芯片科技和數據科技的跨學(xué)科產(chǎn)業(yè),可以預期將在多條技術(shù)路線(xiàn),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(zhù)腦機接口技術(shù)持續進(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)代的人機交互實(shí)驗中,讓人類(lèi)可以想得更快、更遠。