脑机接口，能成为人机交互的最终形态吗？
来源|AI蓝媒汇
ID:lanmeih001
【资料图】
作者|伊柒
编辑|魏晓
2014年6月13日，巴西圣保罗，世界杯揭幕战开球仪式。
28岁的截瘫青年朱利亚诺·平托在全球数十亿观众的注视下，借助基于脑机接口技术开发的辅助装置，完成了巴西世界杯的第一次开球。
2014年巴西世界杯开球仪式
与普通人踢球无异，瘫痪少年的这次踢球动作同样由大脑指挥——平托想象自己正在踢球，随后大脑发出踢球这一动作的指令信号。
只不过，这段信号随即传入一台小型计算机装置，由计算机将大脑发出的信号转换成数字指令。300毫秒过后，装置稳定保持着平托身体的平稳，并牵引他无法移动的下肢将球踢出。
这套装备由被誉为“脑机接口之父”的巴西籍神经生物学家、美国杜克大学医学院神经科学教授米格尔·尼科莱利斯设计并参与制造。转播镜头外随即传来解说员的感慨：平托行走的一小步，是脑机接口技术发展的一大步。
一年后的2015年，哈佛大学某座公寓的地下室出现了同样出现了一位带着机械义肢的青年——某次意外的学校实验室爆炸事故，让青年的右臂不幸截肢。哈佛大学脑科学中心的博士生、来自中国的韩璧丞是他的同事，当时已带领一支名为BrainCo的脑机接口团队，并在底层技术上有一定积累。当他得知同事这次令人遗憾的事故后，韩璧丞想：能不能用自己专业领域，给这位截肢的朋友做个随心而动的机械手？
于是，一款金属色的机械手产品随后戴在了截肢青年的右臂。尽管功能有限，交互体验也难称灵敏，但一只由大脑控制的机械手还是让他觉得“非常酷”。
而后，BrainCo也由团队发展成一家独立研发的脑机接口公司。公开资料显示，BrainCo（浙江强脑科技有限公司，以下称“强脑科技”）2015年由韩璧丞创立于美国波士顿，并在中国浙江杭州、深圳均有分部，创始团队为哈佛大学创新实验室孵化的第一支中国团队，现已成为全球非侵入式（可简单理解为“不需要进行开颅手术植入设备”）脑机接口独角兽、脑科学技术解决方案的供应商。目前全球范围内，融资超2亿美金的脑机接口企业，一家是马斯克的Neurallink，另一家便是BrainCo强脑科技。
为巴西世界杯开球仪式设计脑机接口设备的米格尔教授，后来则成为了强脑科技公司的首席科学顾问。
“15年那款产品算是量产（机械手）的雏形，至今已迭代了多个版本”，谈到应用脑机接口技术的机械手，强脑科技高级副总裁何熙昱锦向AI蓝媒汇（ID：lanmeih001）透露，目前系列产品已经实现量产，“从现有产品来看，目前能做到5根手指全部精细动作的智能义肢非常少，我们也是全球范围内首家做到量产的脑机接口公司。”
在强脑科技公司的产品展示区，面向医疗康复机构、慈善机构的客制化脑机接口终端和面向大众消费市场的冥想设备、睡眠仪产品依次排开，脑机接口早已不是某种渺远的技术幻想。
其实，没必要神化这项技术——它在日常生活中有着充分的应用场景。但对于因外伤或疾患致残的残疾人来说，脑机接口产品的出现让他们获得了再次行动的能力，体感上多少又带着点“神奇”。
人机交互的最终形态
开高达，是不少理工男暂未实现的梦想。
从影视作品对高达，或者说对大型机甲控制方式的设计中，也能看出人们对人机交互的理解，存在一个进化过程。
以《机动战士高达》为代表的早期机甲驾驶舱，是这样的——被屏幕、键盘、控制摇杆包围。
到了《环太平洋》等21世纪产出的科幻片中，驾驶舱变成了这样——先将驾驶员的神经系统与机甲同步，靠动作和脑电波进行控制所有系统。
这种设计的好处显而易见，通过神经系统的控制和链接，使用者可以达到物理意义上“心想事成”的效果。
但也不是没有问题：第一部中，由于机甲需要两名驾驶员之间、驾驶员和机甲之间的信息都保持高度的一致性，导致这几部分之间时常出现连接延迟甚至信号断连的情况——这也是现实世界中脑机接口设备所面临的困境，要准确建立神经链接并做出相应反馈并不容易。
“对于非侵入式脑机接口技术而言，最困难的部分在于脑电波如何精准的采集”，强脑科技研发团队详细解释了包括原理和材料在内的诸多细节。事实上，采集是脑电波分析的第一步。而非侵入式脑机接口技术无法接近大脑内部，只能通过头环等外设在大脑皮层前额叶部分采集。”
“所以，为了确保采集的精准度，我们在过去的产品研发中耗费了大量时间和成本去找例如干电极之类的材料。真的是要花很久的时间，才能找到一些合适的材料，去替代过去很多不好携带甚至不安全的设备。
材料解决之后，下一个问题是算法：“人的思维中有一部分常常是混乱的，采集到的脑电波基本都需要‘去噪音’。”
所谓“去噪音”，研发团队将其详细解释为“对信息的特征提取”——把一长串脑电波中有用的波段提取出来，分析、反馈、试验，“整个链路上遇到过不少挑战。”
以智能仿生手为例，需要让每根手指动起来并区分哪根手指对应哪根手指，就是一项复杂的工程。智能头环类的产品如何精准采集脑电，如何利用算法解析脑电，也是如此：“一开始生产出来的东西良品率非常低，后来，得益于在材料和算法上的研发突破，设备良品率已经有了大幅度提升。”
强脑科技高层坦言，现阶段脑机接口设备所能实现的功能并不像大众在科幻电影中看到的那样，可能未来一段时间内都很难达到主流科幻片中的某些效果，“但不管是在国内的或是在波士顿的团队，研发过程中我们其实都不太会受影响，科幻和科研的差距得一点一点补。”
“真正留给我们思考的，是怎么样去进入下一代人机交互模式。”
研发团队谈到了由电脑到手机的演化——埃尼亚克是最早的电脑，那么大的一台，占了好几间屋子（170平方米）。后来人们有了PC、有了手机，诺基亚出了几款键盘式手机。再后来，苹果用iPhone取代了所有按键，触屏智能机的功能越来越多，手机向PC、相机等设备对齐。
“人手一台手机之后，手机本身就已经成为了每个人器官的延伸，甚至可以说是器官本身，现代人类已经很难在日常生活中离开它。未来我们的畅想就是‘人人有一台脑机’，也许就能替代手机——你可以绕过语言障碍实现快速且‘无损’的对话，可以像三体人那样不说话而是用意念交流，这都是脑机科技未来或许能实现的方向。”
2023年，我们能用脑机接口做什么？
米格尔教授曾在2017年的某次采访中预测，十年内人们或许能研发出一种技术，将机械、电子或虚拟机器与大脑相连。这项能够恢复行动力的技术，不仅给交通事故和战争受害者带来希望，也会使渐冻症、帕金森病和其他运动障碍患者获益，例如在伸肘、握拳、行动或语言上有障碍的病人。
那么，到今年，这些想法在脑机接口行业实现了多少？应用和想象的差距还有多少？
——都不少。
在产品展示区，AI蓝媒汇体验了一款互动版智能仿生手。使用者佩戴臂环，臂环读取使用者“握拳”和“松手”的肌肉电信号和神经电信号，智能假手将配合完成相同动作。
BrainCo强脑科技的智能仿生手
智能假手读取的是“想法”而非动作，对于某些无法完成手部动作的残障人士，只需在大脑中想象把手打开这一动作，智能假手同样可以配合完成。
佩戴者手部活动受限
模拟部分残障人士无法控制手臂的情况
当然，受限于读取和传输速率，这套假手目前所能做的动作“和大家的科幻想象还有一定差别，但现阶段已经能完成不少精细动作，来满足残疾朋友生活所需和一些日常爱好。”
据了解，公司在康复、大健康领域都有已完成商业化的项目，大健康领域主要是面向C端、功能为轻度神经干预的产品。公司将其归为电子消费类，如带有助眠作用的睡眠仪、对儿童进行学习专注度检测的教育类硬件，或是高压人群需要的冥想。这其中的部分产品会有更为专业的版本，“（专业设备）主要面向企业、机构或是心理咨询师等相对复杂的场景。”
还有些技术尚未完全成熟的产品，暂时没有市售，比如某款用意念隔空打字的设备：“这项技术在2021年就已经做出来，当年产品发布会上也向观众做了隔空打字的实机演示，属于人机交互分支的延伸。”
另外的部分，则更为隐秘和复杂。
“在别的一些赛道，大家经常会谈论深度用户、消费者，但脑机接口领域的‘重度’用户往往很特殊——它针对的是重症疾病患者，所以不存在所谓的‘消费者’。”
从大脑发出的信息流中介入、进行干预，更像是一种针对精神类疾病和神经系统的“治疗”。
“人的所有行为都靠大脑控制，所以脑机能干预的事情理论上非常多”，就目前的研究，以及强脑科技同一些机构的合作项目来看，一些很贴近生活的观念引导，比如坚持减肥、健身之类的事情，未来都有借助脑机辅助的可能。
“当然，我们研究的大方向之一还是涉及神经系统的、精神类的疾病，比如抑郁症、阿尔兹海默……”
考虑到这部分涉及医疗领域研究的重要性和复杂性，目前所有项目均处于保密研发状态，临床试验往往会跟大型三甲医院等开展合作。“从业者都会很谨慎，毕竟有些疾病的致病机理，在医学界都还没完全研究透彻。”
“我们的理念一直是‘先痛后大’——先解决用户的痛点，再考虑市场扩张。”
强脑科技目前有限的出货量中，一部分实际上是带有公益性质的订单：“有些产品是免费或者以极低的价格与公益机构或政府部门合作，给到有需要的群体。
显然，这是一片相对蓝海的行业，短期内由于基础门槛和使用场景的限制，也不会有生意场上过于密集的短兵相接。
但理念分歧导致的技术竞争，实际上早已开始——区别于强脑科技坚持的“非侵入式脑机接口”研究，大洋彼岸一位汽车、火箭、社交、AI、脑机接口赛道都“干啥啥红”的科技巨头，始终致力于“侵入式脑机接口”，也就是需要做手术以植入设备的那种。
马斯克和他的Neurallink，不可避免的被行业关注，被从业者提及。
“这仍是一场竞争”
两年前，一支Neurallink公司发布的脑机接口短片在油管引发热议。
在这个时长三分半的片段中，一只安装了脑机芯片的猕猴，仅凭意念控制着屏幕上类似贪食蛇和乒乓球的游戏，以获取作为奖励的冰沙。
短片获得了超过600万次的播放，网友惊诧于“心灵感应”不仅仅是可行，而且可以做的灵敏且相对复杂。但也有不少人提出了朴实的质疑：猴能用，人就能用吗？
显然不是——不管是技术理论还是大众伦理，都讲不通。
问题在于芯片的位置、用不用动刀：和强脑科技所做的非侵入式脑机接口不同，马斯克的公司始终坚持做“侵入式脑机接口”这一技术路径，这只猕猴所用的芯片被安装在颅骨内部，直接接触大脑皮层，需要通过开颅手术才能完成装配。
强脑科技创始团队坚持认为，非侵入式一定比侵入式更有商业前景。
“国内做脑机的公司有限，这项技术国外相对成熟。在美国，它们已经分成两个派系，西海岸以斯坦福为代表的侵入式，觉得开颅植入的接口才是真正的脑机接口；东海岸以哈佛为代表的非侵入派系，觉得非侵入式才是真正在未来能被大众接受、能够商业化落地的一门技术。”
来自哈佛的韩璧丞沿袭了这种非侵入式的方法，他本人也坚信非侵入式的市场一定能够是侵入式的百倍千倍，“（侵入式的）开颅手术是个绕不过去的话题，大部分人不可能没有这种顾虑，谁会愿意在头上开个洞呢？”
与其像马斯克那样研究“如何优雅地开颅”，不如在确保没有创伤的大前提下，想办法改进技术，让外置的设备尽可能达到安全且有效的水平，创始团队对此深信不疑。
采集脑电，最原始办法是戴导电帽——受制于信号传输问题，患者需要戴着一个装满电极片、涂有大量湿的导电膏的帽子，因为当时只有在那种湿的环境下才能采集。
这个非侵入式脑机应用的痛点，被韩璧丞带领团队用固态凝胶电极（前文提到的干电极）解决：“我们的设备上有很小的电极片，那个就是自研的专利干电极。”
经大量测试后，这种便携性和泛用性极佳的脑机设备，信息精确度同样达到了约95%的较高水平。
以及，更高的性价比：“比如智能仿生手这块，我们一直想成为优质的国产替代。”
据了解，两家欧洲公司在过去一段时间几乎垄断了假肢市场，以机械义肢为例，一只手大概要卖到50~70万。暂且不提个体病患，这对于大量医疗机构来说都未必是一个容易接受的价格。
“实在是太贵了，我们的想法就是把价格压到他们的1/5甚至更低”。根据强脑科技公司介绍，目前团队已经做到了将渠道合作模式的产品价格稳定在同类产品的1/5上下，“以一个合理的价格让有需要的残疾人买得起，可能是我们接下来要做的一些事情。目前还是先解决真实世界的迫切需求，再考虑更大的市场。”
从业者不太会把自己的技术对标钢铁侠之类的科幻电影，但确有一批人正在想办法，让技术慢慢成为伤者和病患的盔甲。
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