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| 本文作者： 小芹菜 | 2015-07-07 15:24 |
文/王君迪，毕争
【编者按】科学源于幻想，科幻却在慢慢变成现实。雷锋网作者从自身领域出发，讲述了意念控制在现实中如何实现，脑电技术如何在科技大潮中找到真正的着陆点。
人类的发展速度永远超乎想象，世界永远快已知一步。
二十多年前，当库布里克和斯皮尔伯格给人们讲述着外太空冒险、克隆生物暴走、各种毁天灭地的导弹乱飞的故事时，当时的人们根本没想到电影中的故事仅仅过了二十多年就已经可以在现实中被创造出来。而今天，当人们走出播放《王牌特工》、《超能陆战队》这些好莱坞大片的影院时，仅仅需要打开淘宝，就可以看到电影中的技术在现实生活中的投影了。
没错，这两部电影中所讲述的“意念控制”，已经在现实中默默发展了几十年。这个本该属于未来世界的科技，早已经大踏步地进入了我们的生活。只是现在看来，这个降落多少显得有点仓促，甚至可以称之为，迫降。
（电影超能陆战队中出现了意念控制的微型机器人）
“意念控制”与脑电波
大脑通过传导神经信号控制着人体，神经信号本质上就是一系列的电信号。
人体内存在着各种不同的电信号，比如脑电、心电、肌电、眼电等。这些电信号都从不同程度上反应出人体的生理特征以及病理特征，在临床医学中，这些电信号被用来诊断疾病，是一种比较敏感的客观指标。
脑电就是这样一种在医学上被广泛研究的电信号。通过对脑电波的分析，我们可以得知人体此时的精神状态甚至意识思维。而利用这些分析结果，我们可以实现对外部设备的简单控制，比如使用脑电波控制的飞行器、使用脑电波控制的机械手、使用脑电波控制的悬浮球等等。这些设备，我们称之为脑机接口设备（Brain-Computer Interface，BCI）。
脑机接口设备最早也是始于医学应用，不过现在已经越来越多地被市场化了。
由于人体的脑电波相对来说强度微弱，从电路分析角度来看人体的阻抗也相对较大，同时由于极化电压、运动伪迹等等干扰的存在，使得采集脑电波十分不易，其装置一般造价昂贵。
而消费级别的脑电采集设备，不可能像临床脑电图那样要求用户戴上涂有氯化银的电极帽（戴起来非常难受并且使得头发相当难受），所以消费级别的脑电采集设备一般采用金属电极或者导电布，并且往往电极数量较少（电极数量决定了你能获取的脑电波维数，头上的电极越多，能获取的脑电波信息就越多）这就进一步增大了消费级别的脑电设备开发难度和开发成本。
市面上有售的消费级别的脑电采集设备主要有来自加拿大InteraXon公司的MUSE、美国EMOTIV公司的EMOTIV EPOC+以及来自中国的本土企业的Kether。这些采集脑电波的消费者级别头戴由于制作难度和成本相对较高，导致其售价一般较高。MUSE和EMOTIV这两款国外的产品价格都在两千元人民币左右，来自本土的Kether则具有当下互联网的“中国特色”，售价大约在600元人民币。
（来自本土的Kether意念头戴）
“意念控制”的控制对象
从临床应用到消费者应用，脑电设备的生产厂商们都在努力寻找着一个落地点。在国内外研究脑电的实验室中，我们看到了各种新奇的脑电设备应用，比如浙江大学的脑控猴子、上海交通大学的脑控蟑螂、国防科大的脑控轮椅等等。在实验室中，这些多电极的设备都可以做到很高的辨识精度。然而，想要做出一款能被大多数消费者接受的产品，脑控蟑螂这样的技术，显然并不合适。
早几年前，市场上曾经出现过一些脑控玩具，根据分析人们的脑波来控制一些小玩具。但那时的市场还不能接受这些高科技产品，所以这些产品销量很不好。进入到2014年之后，智能硬件的概念随着各种穿戴式设备的井喷而被大众熟知，采集脑电波的头戴也变得备受大众和投资人关注。
EMOTIV和MUSE就是这样应运而生的两款设备，他们通过相对简单的佩戴来获取用户的脑电波，并且开发一定数量的脑控游戏和脑控应用来吸引消费者。然而由于精度相对来说还是较低，而且对佩戴者的要求仍然很高，使得这两款产品的用户体验不是非常好，所以更多的是在开发者、创客圈内流行，而没有走入寻常百姓家。相比之下，国内有公司则采取了相对精明的手段，比如说，为Kether头戴开发了一款意念赛车的玩具，根据采集到的用户脑电波分析用户此时的专注力值，将专注力值用于控制赛车速度，越是专注赛车的速度就越快。
但是，这些脑控设备仍然有一个共同的问题，就是可控的参数太少，亦或是可控性太差，与人们一般想象中的意念控制相去甚远。MUSE和EMOTIV虽然功能较多，但提供的功能诸如放松判断、左右移动物体、检测表情等等都准确性较低，一般用户体验感较差。Kether虽然发力专注力检测方面，但功能单一，虽然对小孩子有很强的吸引力，但对于更多的用户往往很容易产生乏味感。
其实，以上设备的硬件、算法都是早在十年前就已经在实验室中完成了基本的科学研究。这十年间脑电图在医学领域不断产生新的研究，但消费者级别的产品却只在有限的功能范围内诞生，让人不禁产生疑问，意念控制真的适合在这个时代进入千家万户吗？
“意念控制”的着陆点
所以，意念控制设备究竟应该以什么样的姿势进入我们的生活呢。
在研究领域，运动想象一直是一个研究热点，在这些实验室技术产品化的过程中，我们也看到多数产品都或多或少地在往这个领域走。毕竟用大脑控制一辆车的前后左右运动，在任何人看来都是一件很酷炫的事情。但细想下去，这样的控制由于其本身的算法精度的局限性，几乎不可能用于代替一些日常生活的行为——没人会放心戴着一个意念控制的头盔去开车上班吧——所以这样的控制除了有限的应用场景外，大部分都只能用于玩具类的应用。
其实，花大力气去研发消费者级别的运动控制，其实有一点舍本逐末。脑电应用领域另一个成熟的算法即是根据波段能量来得出用户“专注力”和“放松度”。
有一些公司根据这些数值开发出根据人体情绪来变化颜色的情绪灯，还有利用这两个数值检测驾驶员的注意力值以达到判断是否疲劳驾驶的应用。
这些应用都是在有限的脑电算法应用中迈出的有趣一步，很值得去尝试，然而应用场景的局限也导致这些产品没办法引起脑电技术的普及。
笔者以为，脑电领域真正的着陆点，应该是在时下越来越热门的健康监测领域。
随着各种各样的健康类睡眠类APP、运动手环、智能手表的普及，人们对于自己的健康监测已经越来越重视。在父亲节母亲节的礼物列表中，我们也看到越来越多的人并不愿意选择功能模糊的营养品，而更愿意选择具有健康监测功能的智能血压计、血糖仪甚至运动手环给自己的父母。在这样的大背景下，脑电波这样一个出身于临床医学应用的科学技术就更有着广泛的用武之地。据笔者了解，国内有些头戴公司就与当地某些精神卫生中心合作，开发家用的儿童多动症治疗仪，当然具体的使用情况还有待市场验证。而在我看来，把这些医学的应用进一步民用，才能真正发挥脑电波的作用。
比如，睡眠监测是当下智能硬件的一大热点，然而手环类的硬件往往只能通过对翻身状态、呼吸、心率等等的检测，来达到对睡眠状态的软测量。这样的测量往往准确率较低，获取的数据没有实际参考价值。
脑电波则是最能直接反映人体睡眠状态的参数，在不同的睡眠状态下大脑会产生完全不同的波形，如果在保证舒适性的前提下，对人体的睡眠脑电波进行采集，则可以真正达到完全了解睡眠状态所达到的程度，再配以专业的分析算法与一些助眠手段，这才是脑电波在消费级产品中真正落地的应用之一。
（不同精神状态下的人体脑电波频率）
当然，不仅仅是睡眠领域，在心理治疗、瑜伽运动、大脑开发等等的与人体生理状态息息相关的领域，脑电波都有着广阔的用武之地。“意念控制”这项未来科技虽然以一种跌跌撞撞的方式进入到了我们的生活中，但我们有理由相信，在不久的将来，我们就能深切体会到意念控制给我们的生活质量带来的提升，甚至是革新。
【作者介绍】王君迪，毕争。分别为回车科技首席硬件师和市场总监。
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