0
| 本文作者： 包永剛 | 2018-07-11 18:51 |
用意念去控制機器或者機器能夠讀懂人腦想法這樣的”黑科技”往往出現在以科幻為主題的小說、動漫和電影里。2018年7月8日在深圳價值工廠舉辦的零一科技節上，布潤科技研發的腦機接口（BCI）"腦控"機器人與一位現場觀眾比賽打籃球的同時控制小賽車穿越障礙，最終"腦控"機器人憑借零誤差將人的想法轉換成機器控制指令最終勝出。當然，“腦控”不僅能實現“一心兩用”，還能治療疾病，實現更高級別的AI，但這項“黑科技”何時能夠普及？
零一科技節
其實，對腦機接口的研究已經超過了30年，并且20世紀90年代中期以來，從試驗中獲得的此類知識呈顯著增長。去年，這一領域又增加了兩大重磅選手，2017年3月，由Elon Musk（伊隆·馬斯克）和八名其他聯合創辦者創辦Neuralink，該公司負責研發腦內植入的腦機接口技術。4月，Facebook 在F8開發者大會上宣布其神秘部門 Building 8 的一項重要項目就是腦機接口，好讓人們能夠用意念打字。
不過，布潤科技比Musk和Facebook公布消息之前就已經在研發腦機接口技術。布潤科技CEO陳曉蘇接受雷鋒網采訪時表示：“在他們宣布做腦機接口之前，我們的產品已經做了半年多。另外，經過近3年的醞釀，‘腦科學與類腦研究’，即‘中國腦計劃’，作為重大科技項目被列入國家‘十三五’規劃。在腦機接口的風口來臨之前，我們已經把帆扎好。”
布潤科技CEO陳曉蘇
據雷鋒網了解，布潤科技2017年在北京創立，創業團隊成員主要來自國內高校科研院所，很多是理工科背景，包括物理系、自動化系、計算機系、醫學系等，主要研究腦機接口技術，專注于腦電采集、腦電設別、腦控應用，已經掌握了腦控領域的兩大核心技術：腦電采集與算法分析。
為什么要研究腦機接口？
陳曉蘇表示，腦科學是未來人類研究最重要的方向之一，因為人類已經發現兩件事情：一人工智能本身是從腦科學，從神經科學的研究當中衍生出的一種仿神經學的系統。現有的人工智能仿的都是一些比較低端的生物，最高端的生物或者說最高端的神經是人的大腦。二是人工智能越來越發達，看上去可能會脫離人的控制，這會涉及倫理問題，但把人腦的智力跟AI的智力融合成一個整體，這樣不分彼此就沒有沖突。
當然，這僅僅是布潤科技為何選擇進入腦科學領域的原因之一，市場規模和前景對于一家企業而言更為現實。陳曉蘇透露：“短期我們瞄準兩類應用，科研高校和醫療市場。腦科學在全球已經非常熱，很多大學和各種研究所需要購買腦機設備研究人腦，我國今年的類腦科學的預算有100億人民幣，美國則會有60-70億美元，這樣的投入非常巨大。另外，醫療市場是剛需，有很多腦部疾病都可以通過腦電診斷，比如典型的腦電疾病癲癇、帕金森。目前，普通醫院都會有一臺腦電儀，但單價昂貴且佩戴不方便，我們把產品做成一個便攜的可穿戴設備，患者可以每天都監測自己腦電，根據腦電判斷發作時間再吃藥，盡量減少用藥對身體的損害。醫用市場前景廣闊，例如全球癲癇病患者有6000萬，如果每個患者都使用便攜的設備，每人每年平均帶來幾千收入就是幾千億人民幣的市場。”
除了這兩個比較明確的方向，布潤科技未來還會推廣到健康、游戲、家居、汽車等領域，比如文章開篇提到的通過腦機接口實現一心二用，用意念去控制各種各種外部設備。而布潤的目標也是做人人都能用的腦機接口，讓腦機接口像智能手機一樣普及。
布潤科技“腦控”機器人
“腦控”黑科的三大難題
即便對腦機接口的研究已經超過30年，研究者對于腦機接口的愿景也十分美好，但腦機接口的商用化尚未普及，究其原因還是技術的不成熟。就腦控技術而言，實現的三個步驟是讀腦、指令轉換、指令傳輸。讀腦是通過佩戴在頭部的感應捕捉器識別大腦頭皮電流變化和血液的流動信息，把微弱的腦電波放大，利用計算機分析人的意圖，讀取人的想法；指令轉換是通過計算機將人的想法轉換成機器控制指令；指令傳輸是系統將轉換后的機器人指令通過無線裝置發送給機器人，讓機器人遵照相應指令完成動作，從而實現由人的大腦意念來控制機器人。
腦控技術的第一步讀腦就面臨巨大的挑戰，人體有心電信號、肌肉信號、腦電信號等，腦信號不僅最弱而且最復雜，因此如何采集并放大腦信號就是一個大難點。雷鋒網了解到，腦信號的采集方式又分為侵入式、部分侵入式以及非侵入式，其中非侵入式最難。陳曉蘇介紹，布潤科技定位是人人都能用的腦機接口，因此鑒于大眾的接受程度，只有少數人能接受把顱骨打開插電極的侵入式，因此布潤選擇非侵入式。不過腦電要穿過顱骨，這些電壓會和顱骨混在一起，采集十分困難，并且還要抑制環境噪音等干擾。
除了腦信號太弱，信號太多太復雜就是第二大難題。陳曉蘇表示：“在同一時間里，大腦中的腦活動有千千萬萬，如何把混在一起信息提取出想要的部分很困難。目前我們只能識別出其中一兩個特征，也就是萬分之一的識別率。識別出來的信號還需要進行解讀，算法也就顯得比較關鍵。比如現在用的最多也是最成功的卷積神經網絡用來做視覺識別，只是模仿視覺神經工作很短的一塊。但反過來說，僅僅模仿這一段工作原理很多人工智能應用就取得了很大的成功。”
腦電信號采集和解讀出來之后，控制的難點在于與具體的商業應用或者不同的群體進行結合。因此陳曉蘇總結說，難點有三個，信號采集，信號太小、噪音太多；信號分析，數據以及腦思維太復雜；應用就是找到適用的場景。
獨家技術解決腦控技術難題
腦控技術實現難題已經明確，布潤也已經推出了兼具成本和精度優勢的方案。腦電信號采集方面，陳曉蘇向雷鋒網表示布潤有一個全球唯一的專利技術發明，未來會投稿到《Nature》，可以明確的是布潤設備前端的探頭比全球最先進的設備都更好，這種探頭可以緊貼頭部皮膚，比傳統的采集設備采集信號質量更更高，能顯著解決腦信號采集的難題。
不僅如此，未來布潤還會通過腦磁解決采集難題。據介紹，腦磁信號質量天生比較好，并且探測的距離可以更遠，精度也更高。不過挑戰在于信號比腦電微弱許多，如果做一個形象的比喻，腦電信號是探照燈的亮度腦磁則是一根蠟燭的亮度，甚至更弱，這是一個非常大的挑戰，當然也更讓我們期待布潤的新一代產品。
信號分析的算法方面，雖然核心的算法和技術點未知。但雷鋒網了解到布潤在研究大腦的過程中找到了靈感，使用了一種新型的算法，并且比目前流行的算法更加前衛，使用的結構超越傳統，比如卷積神經網絡。布潤也會從數據獲取量的大樣本上彌補因為非侵入式采集對精度造成的影響。
簡單來說，布潤擁有兩大核心技術：腦電采集、算法分析。腦電采集利用人工智能實驗室的腦機接口科研成果，用全球唯一的專利技術獲取表征控制意圖的腦電特征，包括腦電幅值和頻率的變化。算法分析則是通過一種新的算法對采集到的每一個用戶的腦電信號進行“譜分析”和“模式識別”，把結果與已經存儲的特征模板進行綜合處理，計算出與每一個用戶相匹配的腦電特征，以獲得準確的、個性化的注意力監測指標。
物理學專家的腦控產品
基于對腦電采集和算法分析兩大核心技術的反復測試，布潤科技已經開發出了第一代便攜式腦機接口產品。陳曉蘇介紹，布潤科技的設備是自產且擁有獨立只是產權，與國外同類產品相比精度相當但價格只是幾分之一，這個價格也是普通大眾可以接受的，并且佩戴的舒適程度更高。對于為何能做到更低的成本，他表示除了因為布潤的獨創技術，對整個產業鏈的了解把控也非常關鍵。
據悉，布潤的第一代便攜式腦機接口產品正在申請CFDA認證，相信不久的未來就會在醫院中應用，至于更多的應用場景陳曉蘇表示正在探索。未來布潤還會研發使用腦磁采集的方法，并且會提高使用的舒適程度提升產品的吸引力。
有意思的是，布潤科技的創始人陳曉蘇是清華的物理學碩士。物理學專家為何轉行研究腦機接口？對于這個疑問，他回復：“這個疑問很多人都有，腦機接口聽上去像人工智能又像生物，為什么從物理學轉行？其實生物學家進行研究的時用的工具和方法都是物理學家提供的，典型的像CT，核磁共振這兩個醫學上高端的兩種儀器，發明人全是物理學家，而且是諾貝爾獎物理得主，這也說明其實物理學是其它學科的基礎。并且，我們公司的人才來自不同的領域，這是我引以為豪的事情，這也讓我們不僅限于一家算法的公司。”
另外，他還表示雖然在專心做物理的研究，但也會關注多個研究方向，如人工智能的發展，先進技術的發展動向。因此當看到腦機接口技術積累到了可以有突破的時候，就在2017年創立了布潤科技，之后無論是Neuralink的成立還是Building 8的研究項目，亦或是中國斥巨資研究腦科學，似乎都說明腦機接口到了爆發期。陳曉蘇表示布潤科技的終極目標是能夠做到你心里想一句話，設備就能夠讀出來。
小結
布潤科技的腦控產品引發了我們對先進技術的關注，當然這只是零一科技節的亮點之一。首屆零一科技節于2018年7月5日至8日在深圳蛇口價值工廠舉辦，占地面積超過3萬平米，通過改造一幢老建筑搭建了一座只存在四天的未來之城。零一科技節以“第二天性”為主題，從另一種角度詮釋了人與科技的關系，涵蓋人工智能、機器人、無人機、智能穿戴、智能家居、智能醫療、應用與安全和虛擬現實等多個前沿領域。更值得一提的是，和其他科技節不同，零一科技節并不做單一的產品陳列，而是將產品與技術嵌入到商業應用場景，打造出深科技、全場景、新體驗的智能空間。
相關文章：
離「腦機接口」再近一步，日本研究員根據大腦 fMRI 重建看到的圖像
雷峰網原創文章，未經授權禁止轉載。詳情見轉載須知。
