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| 本文作者： 包永刚 | 2018-07-11 18:51 |
用意念去控制机器或者机器能够读懂人脑想法这样的”黑科技”往往出现在以科幻为主题的小说、动漫和电影里。2018年7月8日在深圳价值工厂举办的零一科技节上，布润科技研发的脑机接口（BCI）"脑控"机器人与一位现场观众比赛打篮球的同时控制小赛车穿越障碍，最终"脑控"机器人凭借零误差将人的想法转换成机器控制指令最终胜出。当然，“脑控”不仅能实现“一心两用”，还能治疗疾病，实现更高级别的AI，但这项“黑科技”何时能够普及？
零一科技节
其实，对脑机接口的研究已经超过了30年，并且20世纪90年代中期以来，从试验中获得的此类知识呈显著增长。去年，这一领域又增加了两大重磅选手，2017年3月，由Elon Musk（伊隆·马斯克）和八名其他联合创办者创办Neuralink，该公司负责研发脑内植入的脑机接口技术。4月，Facebook 在F8开发者大会上宣布其神秘部门 Building 8 的一项重要项目就是脑机接口，好让人们能够用意念打字。
不过，布润科技比Musk和Facebook公布消息之前就已经在研发脑机接口技术。布润科技CEO陈晓苏接受雷锋网采访时表示：“在他们宣布做脑机接口之前，我们的产品已经做了半年多。另外，经过近3年的酝酿，‘脑科学与类脑研究’，即‘中国脑计划’，作为重大科技项目被列入国家‘十三五’规划。在脑机接口的风口来临之前，我们已经把帆扎好。”
布润科技CEO陈晓苏
据雷锋网了解，布润科技2017年在北京创立，创业团队成员主要来自国内高校科研院所，很多是理工科背景，包括物理系、自动化系、计算机系、医学系等，主要研究脑机接口技术，专注于脑电采集、脑电设别、脑控应用，已经掌握了脑控领域的两大核心技术：脑电采集与算法分析。
为什么要研究脑机接口？
陈晓苏表示，脑科学是未来人类研究最重要的方向之一，因为人类已经发现两件事情：一人工智能本身是从脑科学，从神经科学的研究当中衍生出的一种仿神经学的系统。现有的人工智能仿的都是一些比较低端的生物，最高端的生物或者说最高端的神经是人的大脑。二是人工智能越来越发达，看上去可能会脱离人的控制，这会涉及伦理问题，但把人脑的智力跟AI的智力融合成一个整体，这样不分彼此就没有冲突。
当然，这仅仅是布润科技为何选择进入脑科学领域的原因之一，市场规模和前景对于一家企业而言更为现实。陈晓苏透露：“短期我们瞄准两类应用，科研高校和医疗市场。脑科学在全球已经非常热，很多大学和各种研究所需要购买脑机设备研究人脑，我国今年的类脑科学的预算有100亿人民币，美国则会有60-70亿美元，这样的投入非常巨大。另外，医疗市场是刚需，有很多脑部疾病都可以通过脑电诊断，比如典型的脑电疾病癫痫、帕金森。目前，普通医院都会有一台脑电仪，但单价昂贵且佩戴不方便，我们把产品做成一个便携的可穿戴设备，患者可以每天都监测自己脑电，根据脑电判断发作时间再吃药，尽量减少用药对身体的损害。医用市场前景广阔，例如全球癫痫病患者有6000万，如果每个患者都使用便携的设备，每人每年平均带来几千收入就是几千亿人民币的市场。”
除了这两个比较明确的方向，布润科技未来还会推广到健康、游戏、家居、汽车等领域，比如文章开篇提到的通过脑机接口实现一心二用，用意念去控制各种各种外部设备。而布润的目标也是做人人都能用的脑机接口，让脑机接口像智能手机一样普及。
布润科技“脑控”机器人
“脑控”黑科的三大难题
即便对脑机接口的研究已经超过30年，研究者对于脑机接口的愿景也十分美好，但脑机接口的商用化尚未普及，究其原因还是技术的不成熟。就脑控技术而言，实现的三个步骤是读脑、指令转换、指令传输。读脑是通过佩戴在头部的感应捕捉器识别大脑头皮电流变化和血液的流动信息，把微弱的脑电波放大，利用计算机分析人的意图，读取人的想法；指令转换是通过计算机将人的想法转换成机器控制指令；指令传输是系统将转换后的机器人指令通过无线装置发送给机器人，让机器人遵照相应指令完成动作，从而实现由人的大脑意念来控制机器人。
脑控技术的第一步读脑就面临巨大的挑战，人体有心电信号、肌肉信号、脑电信号等，脑信号不仅最弱而且最复杂，因此如何采集并放大脑信号就是一个大难点。雷锋网了解到，脑信号的采集方式又分为侵入式、部分侵入式以及非侵入式，其中非侵入式最难。陈晓苏介绍，布润科技定位是人人都能用的脑机接口，因此鉴于大众的接受程度，只有少数人能接受把颅骨打开插电极的侵入式，因此布润选择非侵入式。不过脑电要穿过颅骨，这些电压会和颅骨混在一起，采集十分困难，并且还要抑制环境噪音等干扰。
除了脑信号太弱，信号太多太复杂就是第二大难题。陈晓苏表示：“在同一时间里，大脑中的脑活动有千千万万，如何把混在一起信息提取出想要的部分很困难。目前我们只能识别出其中一两个特征，也就是万分之一的识别率。识别出来的信号还需要进行解读，算法也就显得比较关键。比如现在用的最多也是最成功的卷积神经网络用来做视觉识别，只是模仿视觉神经工作很短的一块。但反过来说，仅仅模仿这一段工作原理很多人工智能应用就取得了很大的成功。”
脑电信号采集和解读出来之后，控制的难点在于与具体的商业应用或者不同的群体进行结合。因此陈晓苏总结说，难点有三个，信号采集，信号太小、噪音太多；信号分析，数据以及脑思维太复杂；应用就是找到适用的场景。
独家技术解决脑控技术难题
脑控技术实现难题已经明确，布润也已经推出了兼具成本和精度优势的方案。脑电信号采集方面，陈晓苏向雷锋网表示布润有一个全球唯一的专利技术发明，未来会投稿到《Nature》，可以明确的是布润设备前端的探头比全球最先进的设备都更好，这种探头可以紧贴头部皮肤，比传统的采集设备采集信号质量更更高，能显著解决脑信号采集的难题。
不仅如此，未来布润还会通过脑磁解决采集难题。据介绍，脑磁信号质量天生比较好，并且探测的距离可以更远，精度也更高。不过挑战在于信号比脑电微弱许多，如果做一个形象的比喻，脑电信号是探照灯的亮度脑磁则是一根蜡烛的亮度，甚至更弱，这是一个非常大的挑战，当然也更让我们期待布润的新一代产品。
信号分析的算法方面，虽然核心的算法和技术点未知。但雷锋网了解到布润在研究大脑的过程中找到了灵感，使用了一种新型的算法，并且比目前流行的算法更加前卫，使用的结构超越传统，比如卷积神经网络。布润也会从数据获取量的大样本上弥补因为非侵入式采集对精度造成的影响。
简单来说，布润拥有两大核心技术：脑电采集、算法分析。脑电采集利用人工智能实验室的脑机接口科研成果，用全球唯一的专利技术获取表征控制意图的脑电特征，包括脑电幅值和频率的变化。算法分析则是通过一种新的算法对采集到的每一个用户的脑电信号进行“谱分析”和“模式识别”，把结果与已经存储的特征模板进行综合处理，计算出与每一个用户相匹配的脑电特征，以获得准确的、个性化的注意力监测指标。
物理学专家的脑控产品
基于对脑电采集和算法分析两大核心技术的反复测试，布润科技已经开发出了第一代便携式脑机接口产品。陈晓苏介绍，布润科技的设备是自产且拥有独立只是产权，与国外同类产品相比精度相当但价格只是几分之一，这个价格也是普通大众可以接受的，并且佩戴的舒适程度更高。对于为何能做到更低的成本，他表示除了因为布润的独创技术，对整个产业链的了解把控也非常关键。
据悉，布润的第一代便携式脑机接口产品正在申请CFDA认证，相信不久的未来就会在医院中应用，至于更多的应用场景陈晓苏表示正在探索。未来布润还会研发使用脑磁采集的方法，并且会提高使用的舒适程度提升产品的吸引力。
有意思的是，布润科技的创始人陈晓苏是清华的物理学硕士。物理学专家为何转行研究脑机接口？对于这个疑问，他回复：“这个疑问很多人都有，脑机接口听上去像人工智能又像生物，为什么从物理学转行？其实生物学家进行研究的时用的工具和方法都是物理学家提供的，典型的像CT，核磁共振这两个医学上高端的两种仪器，发明人全是物理学家，而且是诺贝尔奖物理得主，这也说明其实物理学是其它学科的基础。并且，我们公司的人才来自不同的领域，这是我引以为豪的事情，这也让我们不仅限于一家算法的公司。”
另外，他还表示虽然在专心做物理的研究，但也会关注多个研究方向，如人工智能的发展，先进技术的发展动向。因此当看到脑机接口技术积累到了可以有突破的时候，就在2017年创立了布润科技，之后无论是Neuralink的成立还是Building 8的研究项目，亦或是中国斥巨资研究脑科学，似乎都说明脑机接口到了爆发期。陈晓苏表示布润科技的终极目标是能够做到你心里想一句话，设备就能够读出来。
小结
布润科技的脑控产品引发了我们对先进技术的关注，当然这只是零一科技节的亮点之一。首届零一科技节于2018年7月5日至8日在深圳蛇口价值工厂举办，占地面积超过3万平米，通过改造一幢老建筑搭建了一座只存在四天的未来之城。零一科技节以“第二天性”为主题，从另一种角度诠释了人与科技的关系，涵盖人工智能、机器人、无人机、智能穿戴、智能家居、智能医疗、应用与安全和虚拟现实等多个前沿领域。更值得一提的是，和其他科技节不同，零一科技节并不做单一的产品陈列，而是将产品与技术嵌入到商业应用场景，打造出深科技、全场景、新体验的智能空间。
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