過去幾年發(fā)表的一系列研究宣告了動(dòng)物之間、人之間甚至人鼠之間腦活動(dòng)的直接傳輸。這種“腦腦對(duì)接”(BBI)通過連接兩個(gè)個(gè)體的大腦實(shí)現(xiàn)了腦活動(dòng)的實(shí)時(shí)直接傳遞。雖然目前的腦機(jī)接口技術(shù)與科幻作品中的描述無法比擬,但通過意念簡(jiǎn)單操縱機(jī)器,正一點(diǎn)一點(diǎn)走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
前不久，在國(guó)內(nèi)，由腦陸科技聯(lián)合神經(jīng)調(diào)控技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室共同舉辦的首屆“腦科學(xué)開放日”在北京舉行。
在腦科學(xué)開放日現(xiàn)場(chǎng)，清華大學(xué)人工智能研究院院長(zhǎng)張鈸院士講起了為何已經(jīng)歷過「三起兩落」發(fā)展階段的人工智能，依然存在停滯的困擾——人工智能的基礎(chǔ)理論薄弱。張鈸院士表示：人工智能的基礎(chǔ)理論其所以遲遲未能建立起來，根本的原因在于我們對(duì)人類大腦與智能了解得太少，因此發(fā)展第三代人工智能的關(guān)鍵在于與腦科學(xué)研究的結(jié)合。
而要實(shí)現(xiàn)人機(jī)共生的構(gòu)想，同樣離不開對(duì)于人類大腦的深入了解，這也是我們今天為什么如此重視腦科學(xué)研究的原因。
近期在國(guó)外，約翰 · 霍普金斯大學(xué)的研究人員，已經(jīng)證明了通過在混合現(xiàn)實(shí)環(huán)境中整合神經(jīng)刺激來 " 感覺 " 虛擬物體的能力。
這項(xiàng)研究的參與者—— Robert "Buz" Chmielewski 之前通過腦機(jī)接口同時(shí)控制了世界上最先進(jìn)的兩個(gè)假肢，并使用大腦信號(hào)用兩個(gè)假肢來喂食自己。而現(xiàn)在，他已經(jīng)成為了證明虛擬觸覺的第一人。該研究是神經(jīng)增強(qiáng)行動(dòng) ( NEO ) 項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目由美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局資助，旨在研究神經(jīng)多路融合。除了 NEO 項(xiàng)目，APL 實(shí)驗(yàn)室還致力于神經(jīng)界面研究的主要部分，以尋找恢復(fù)失去的功能、增強(qiáng)自然能力、整合生物和人工智能的新方法，并使神經(jīng)技術(shù)在非侵入性的情況下越來越容易獲得。
腦機(jī)接口（Brain Computer Interface，BCI）概念為 1976 年由加州大學(xué)洛杉磯分校的雅克·維 達(dá)爾(Jacques J. Vidal)提出，其本質(zhì)是采用神經(jīng)蕾絲或神經(jīng)織網(wǎng)技術(shù)把網(wǎng)狀植入物黏在大 腦皮層，建立人或動(dòng)物腦部與機(jī)器的直接連接以實(shí)現(xiàn)信息交互。
一個(gè)完整的腦機(jī)接 口過程包括腦電信號(hào)采集、信息解碼處理、再編碼和反饋四個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)，即在大腦皮質(zhì)的 運(yùn)動(dòng)神經(jīng)位置外接或植入微型電極，由固定在人/動(dòng)物頭部的連接器負(fù)責(zé)接收大腦發(fā)出的神 經(jīng)信號(hào)，然后連接器將神經(jīng)信號(hào)發(fā)送到信息轉(zhuǎn)換平臺(tái)，進(jìn)而將信息指令反饋到終端機(jī)器以 完成指令。
2012 年，一名因神經(jīng)系 統(tǒng)疾病導(dǎo)致四肢癱瘓十年的女性經(jīng)過數(shù)周訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)用意識(shí)控制機(jī)械手臂流暢完成抓取移動(dòng) 物體以及吃飯等動(dòng)作；
2014 年，一名截肢殘接少年在巴西世界杯開幕式上身穿機(jī)器戰(zhàn)甲憑 借腦機(jī)接口和機(jī)械外骨骼成功開球；
2020 年，馬斯克發(fā)布第二代 Neuralink 腦機(jī)接口設(shè)備， 以三只小豬為實(shí)驗(yàn)對(duì)象展示了新款侵入式腦機(jī)接口設(shè)備的自動(dòng)植入、信息讀取、行為預(yù)測(cè) 以及移除等功能；
2021 年，Neuralink 發(fā)布視頻顯示大腦植入芯片的猴子通過意念打電子 游戲。在這一系列的展示中，我們看到曾經(jīng)電影《阿凡達(dá)》、《黑客帝國(guó)》中通過直接讀取 大腦信號(hào)控制的科幻場(chǎng)景正隨著科技進(jìn)步逐步走入現(xiàn)實(shí)。
在第一步信息采集階段，根據(jù)采集方式的不同又可將腦機(jī)接口分為侵入式、非侵入式。
侵入式可將腦機(jī)接口設(shè)備直接植入到人/動(dòng)物大腦灰質(zhì)或顱腔內(nèi)，能夠獲取相對(duì)高頻、 準(zhǔn)確的神經(jīng)信號(hào)，不僅能夠通過讀取腦電信號(hào)來控制外部設(shè)備，還能夠通過精確的電流刺 激讓大腦產(chǎn)生特定感覺，但實(shí)現(xiàn)難度較高，目前研發(fā)及商用主要集中在高端醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域；
非侵入式則是在人/動(dòng)物大腦外部佩戴腦機(jī)接口設(shè)備，通過采集頭皮腦電獲取腦部信息，但 信息精度及分辨率較低，可用于簡(jiǎn)單的信號(hào)判斷與反饋，但較難傳達(dá)復(fù)雜指令，如幫助肢 體殘障人士通過意念操控機(jī)械骨骼，或用于 VR/AR 游戲應(yīng)用的基礎(chǔ)手勢(shì)控制。
盡管侵入式腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)難度較高，但更高頻、高精度的信號(hào)傳輸?shù)於似渥鳛槟X機(jī)接口 終極實(shí)現(xiàn)方式的必要性。
2019 年，Neuralink 發(fā)布初代腦機(jī)接口侵入式設(shè)備，是由置于人 耳后側(cè)以 USB 形式連接的腦接芯片散出導(dǎo)線，連接到植入大腦的電極從而記錄大腦活動(dòng)并 刺激大腦神經(jīng)元。
2020 年，Neuralink 發(fā)布第二代可置于頭骨下方的侵入式腦機(jī)接口設(shè)備， 將實(shí)驗(yàn)對(duì)象從小白鼠轉(zhuǎn)到小豬，并將腦機(jī)接口設(shè)備體積壓縮至寬 22.5mm、厚 8mm 的圓片， 并通過縫紉式外科手術(shù)機(jī)器人完成芯片植入的自動(dòng)化操作。
根據(jù)發(fā)布會(huì)馬斯克介紹，Neuralink 第二代腦機(jī)接口可以通過 1024 個(gè)穿透腦細(xì)胞的薄電極與腦細(xì)胞交流，有望應(yīng)用 于癱瘓、失憶等神經(jīng)系統(tǒng)性疾病，計(jì)劃于 2023 年將 Neuralink 侵入式腦機(jī)接口推向市場(chǎng)。
除 Neuralink 之外，我們看到 2000 年至今海內(nèi)外已有約 20 家布局非侵入式及侵入式腦機(jī) 接口的企業(yè)成立，應(yīng)用方向以醫(yī)療康復(fù)、健康監(jiān)測(cè)、游戲娛樂為主。其中，2015 年成立的 CTRL-Labs 已于 2019 年被 Facebook 收購，而國(guó)內(nèi)同期成立的 BrainCo 也已完成數(shù)千萬 美元 A 輪融資。結(jié)合當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，我們認(rèn)為，在經(jīng)歷了智能手機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng) 現(xiàn)實(shí)等一系列終端設(shè)備創(chuàng)新后，腦機(jī)接口有望成為未來人機(jī)交互的全新模式，醫(yī)療康復(fù)、 教育科技和游戲娛樂有望率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
醫(yī)療方向的應(yīng)用主要分為“強(qiáng)化”和“恢復(fù)”兩方面。“強(qiáng)化”主要是指將芯片植入 大腦，以增強(qiáng)記憶、推動(dòng)人腦和計(jì)算設(shè)備的直接連接，即“人類增強(qiáng)”（Human Intelligence， HI）。淺層次的研究是腦機(jī)單向，更深一層次的將是機(jī)腦雙向。
目前，涉及“強(qiáng)化”的公司 包括 Kernel 及馬斯克創(chuàng)辦的 Neuralink。“恢復(fù)”方向相對(duì)更易實(shí)現(xiàn)，是指可以針對(duì)多動(dòng)癥、 中風(fēng)、癲癇等疾病做對(duì)應(yīng)的恢復(fù)訓(xùn)練，主要采取神經(jīng)反饋訓(xùn)練的方式。“恢復(fù)”在全球的一 些醫(yī)院、診所、康復(fù)中心中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。此外，冥想減壓等“保健”方向的應(yīng)用也 是腦機(jī)接口應(yīng)用的潛在市場(chǎng)之一。
教育科技方面，以波士頓創(chuàng)業(yè)公司 BrainCo（未上市）為主的公司主要研發(fā)方向是針對(duì)學(xué)生 注意力值進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，從而幫助老師及時(shí)了解課堂情況改變教學(xué)方法。這一領(lǐng)域的市場(chǎng) 開拓目前主要在 B 端，2021 年 4 月 BrainCo 發(fā)布了腦科學(xué)智慧教育應(yīng)用方案，并與中國(guó)教 學(xué)儀器設(shè)備有限公司共同簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將共同開發(fā)與落地人工智能和腦科學(xué)相 關(guān)的教育教學(xué)應(yīng)用方案，推動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，幫助學(xué)生和教師在專注力 訓(xùn)練、心理緩壓、腦科學(xué) STEAM 課程及 AI 輔助教學(xué)等多個(gè)維度獲得提升。
腦機(jī)接口快速發(fā)展,采用VR/AR/MR相關(guān)技術(shù)的醫(yī)療行業(yè)垂直領(lǐng)域會(huì)得到蓬勃發(fā)展的機(jī)遇期。微美全息作為目前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的全息AR平臺(tái),擁有全球領(lǐng)先的3D計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和SAAS平臺(tái)化技術(shù),通過AI算法把普通影像變成全息3D內(nèi)容,廣泛應(yīng)用在全息廣告、全息娛樂、全息教育、全息通訊等領(lǐng)域，將在全息服務(wù)、整機(jī)硬件能力、視覺設(shè)計(jì)、服務(wù)能力、產(chǎn)業(yè)鏈五大領(lǐng)域全面出擊,建立競(jìng)爭(zhēng)壁壘，加速腦機(jī)接口向人機(jī)交互的方向發(fā)展。
據(jù)了解，微美全息還擁有的全息IP內(nèi)容,可追究到虛擬全息內(nèi)容的格式到3D模型再到全息虛擬產(chǎn)品。近5000個(gè)全息虛擬IP權(quán)益內(nèi)容,包括全息動(dòng)漫、虛擬直播、虛擬偶像和虛擬社交。其中,2,961個(gè)全息IP用于虛擬教育,851個(gè)全息IP用于虛擬旅游,739個(gè)全息IP用于虛擬藝術(shù)和娛樂,103全息個(gè)IP用于虛擬科學(xué)。
如果將5G比喻成無限寬廣的信息高速公路,那么AR、MR、體感、全息、腦機(jī)接口等技術(shù),就是奔跑在這條信息公路上的各種各樣的車輛。因?yàn)楣纷銐驅(qū)挸?各種各樣的車輛可以極速飛奔,于是就產(chǎn)生了各種創(chuàng)新的模式。
人工智能發(fā)展的未來將是人機(jī)協(xié)同、人機(jī)共生，既不是簡(jiǎn)單的人類制造、控制、利用機(jī)器，更不可能是人工智能取代人類。因?yàn)槿藱C(jī)各有所長(zhǎng)，互為補(bǔ)充，可以共同合作，建立一個(gè)更加和諧與美好的社會(huì)。
