美國(guó)東部哈佛創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的華人腦機(jī)接口創(chuàng)業(yè)企業(yè) BrainCo 在位于美國(guó)波士頓的哈佛大學(xué)展示了 BrainOS 人類大腦智能操作系統(tǒng)的初步成果，這一發(fā)布，宣告了人機(jī)交互領(lǐng)域進(jìn)入到了一種里程碑式的新階段。

過(guò)去不到十年間，手機(jī)作為人類的新器官似乎已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，我們迅速習(xí)慣了用手機(jī)社交、購(gòu)物，紛爭(zhēng)和打發(fā)無(wú)聊時(shí)光。商業(yè)層面，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)取代 PC 互聯(lián)網(wǎng)這一場(chǎng)價(jià)值數(shù)萬(wàn)億美元的“創(chuàng)造性破壞”，已經(jīng)徹底改變了全球科技公司的力量版圖。

下一場(chǎng)這樣的迭代將在何時(shí)發(fā)生？無(wú)論是車聯(lián)網(wǎng)、或者是略有降溫的智能音箱，都因?yàn)槠涑蔀槿藱C(jī)交互的新渠道的潛力而備受關(guān)注。全球的 BIG TECH 們紛紛壓下重注，而「腦機(jī)接口」已經(jīng)成為科技界被討論最多，最具潛力的方向之一。

顧名思義，腦機(jī)接口指的是在人類大腦與機(jī)器（包括智能硬件）、互聯(lián)網(wǎng)之間建立接口與橋梁，使得腦部的電信號(hào)可以直接與計(jì)算機(jī)電信號(hào)互動(dòng)，從而使得大腦直接與虛擬世界連接，溝通。

這一技術(shù)最早于 1973 年由美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的威達(dá)爾教授提出，卻因當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)發(fā)展水平仍較為初級(jí)等原因，未能吸引較多關(guān)注。進(jìn)入 21 世紀(jì)，計(jì)算機(jī)行業(yè)的迅速發(fā)展，用戶對(duì)于人機(jī)交互更高效率的追求，使得針對(duì)腦機(jī)接口的研究再次被提上議程。

在手機(jī)成為人機(jī)交互的主渠道實(shí)現(xiàn)的這十年間，腦機(jī)接口的顛覆性更是引起了全球性的重視，許多科研團(tuán)隊(duì)、互聯(lián)網(wǎng)巨頭都已在這一領(lǐng)域投入大量的資源。

「腦機(jī)接口」看似科幻，但其實(shí)并不遙遠(yuǎn)。目前，受關(guān)注度最高的技術(shù)概念，是特斯拉創(chuàng)始人埃隆?馬斯克在 2019 年推出的 Neuralink 公司及其高帶寬腦機(jī)接口系統(tǒng)。根據(jù)資料顯示，該項(xiàng)目聲稱在一年內(nèi)就能將芯片植入截癱病人的大腦，幫助其控制手機(jī)或電腦。

馬斯克興奮地發(fā)布 Neuralink 以來(lái)，其技術(shù)成果引發(fā)許多媒體的關(guān)注，也讓更多人根據(jù)科研論文、影像資料等媒介形式了解腦機(jī)接口技術(shù)。這其中，就有一支視頻被許多人觀看、分享，以此暢想未來(lái)人類通過(guò)大腦實(shí)現(xiàn)交互的場(chǎng)景。該視頻其實(shí)來(lái)自于一家中國(guó)的腦機(jī)接口公司 強(qiáng)腦科技（BrainCo）。最近，這家由哈佛大學(xué)腦科學(xué)中心研究員所組建的創(chuàng)業(yè)公司，也正式基于腦控萬(wàn)物的構(gòu)想，發(fā)布了 BrainOS 腦機(jī)接口人類大腦智能操作系統(tǒng)。

中國(guó)團(tuán)隊(duì)做的腦機(jī)接口，和馬斯克有什么不同？

目前，腦機(jī)接口技術(shù)可被分為兩類。一類是 BMI（人腦 - 機(jī)器界面），另一類則是 BCI（人腦 - 計(jì)算機(jī)界面）。而根據(jù)系統(tǒng)與人腦的連接方式，又可被分為有創(chuàng)和無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口兩種類型。像前文提到的 Neuralink 公司，正是采用了有創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)。該技術(shù)需要將電路、芯片通過(guò)開(kāi)顱手術(shù)等方式植入人腦。

△侵入式腦機(jī)接口技術(shù)

這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠直接從大腦皮層獲取信息，避免神經(jīng)信號(hào)因顱骨阻隔而衰減。缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)：開(kāi)顱手術(shù)仍存在風(fēng)險(xiǎn)，且植入的電極在一年后就會(huì)被疤痕組織所包圍，影響神經(jīng)信號(hào)的傳輸。因此，有創(chuàng)腦機(jī)接口目前仍針對(duì)截癱病人等擁有特殊需求的人群，難以普及。

而 BrainOS 系統(tǒng)，采用的卻是無(wú)創(chuàng)的非侵入式混合腦機(jī)接口技術(shù)。通過(guò)佩戴設(shè)備，系統(tǒng)可以收集、處理人體的腦電信號(hào)（EEG）和肌電信號(hào)（EMG）。這種方式對(duì)植入者身體不需要造成創(chuàng)口，從倫理上來(lái)說(shuō)更容易被普通大眾接受，且維護(hù)成本較低。

△非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)

BrainOS 背后的 BrainCo 創(chuàng)立于 2015 年，是哈佛大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室孵化的第一支華人團(tuán)隊(duì)。創(chuàng)始人韓璧丞是哈佛大學(xué)腦科學(xué)中心博士，他是首位就腦機(jī)接口技術(shù)接受福布斯專訪的華人科學(xué)家，曾入選 2017 年 MIT《麻省理工科技評(píng)論》「中國(guó) 35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人」。團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)哈佛大學(xué)孵化，并獲得中國(guó)電子、招商局資本、光大控股、騰訊聯(lián)合創(chuàng)始人、華登國(guó)際、鼎暉投資等機(jī)構(gòu)投資，是近三年非侵入式腦機(jī)接口領(lǐng)域最大規(guī)模融資。

和 Neuralink 不同，BrainCo 已經(jīng)基于無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)推出了可供商用的產(chǎn)品：用于智慧教育的 Focus 專注力訓(xùn)練設(shè)備和用于上肢殘疾人士的 BrainRobotics 智能仿生手。這兩款產(chǎn)品中的第一款可以利用腦電波神經(jīng)反饋訓(xùn)練來(lái)提升認(rèn)知能力，追蹤專注力數(shù)據(jù)、并對(duì)其進(jìn)行量化和提升。這款產(chǎn)品已經(jīng)在北美許多知名中學(xué)、大學(xué)實(shí)驗(yàn)室（如麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室）試用，并收到了非常積極的反饋。BrainRobotics 智能仿生手，開(kāi)創(chuàng)了人類意識(shí)控制機(jī)械手的新時(shí)代，在 CES（世界消費(fèi)電子展）上屢獲殊榮，更是榮膺 2019 年美國(guó)《時(shí)代周刊》年度百大創(chuàng)新并且登上雜志封面。

△志愿者演示 BrainRobotics 智能仿生手

△BrainRobotics 智能仿生手榮膺 2019 年美國(guó)《時(shí)代周刊》年度百大發(fā)明

收集了人腦數(shù)據(jù)后，我們能用它來(lái)做什么？

在 2019 年中科院的報(bào)告中，腦機(jī)接口被列為了人工智能的八大核心關(guān)鍵技術(shù)之一。但實(shí)際上，腦機(jī)接口應(yīng)當(dāng)是人工智能的下一代技術(shù)。原因在于，人工智能技術(shù)的目的是讓機(jī)器更聰明，而腦機(jī)接口的終極目標(biāo)卻是對(duì)人類的增強(qiáng)，包括了智能機(jī)械義肢，神經(jīng)調(diào)控及認(rèn)知能力增強(qiáng)等多種賦能人類的應(yīng)用。例如，BrainCo 自主研發(fā)的“腦機(jī)接口+”自閉癥腦訓(xùn)練系統(tǒng)，是專門針對(duì)自閉癥的核心社交障礙設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)類數(shù)字藥物產(chǎn)品，能夠直接對(duì)腦神經(jīng)進(jìn)行訓(xùn)練，顯著提升行為干預(yù)的效果。該系統(tǒng)目前已經(jīng)成功落地杭州。

而基于腦機(jī)接口的人機(jī)交互模式，正是腦機(jī)接口領(lǐng)域的重要研究方向之一。

△杭州康譜睿啟兒童成長(zhǎng)中心

人機(jī)物聯(lián)網(wǎng)曙光初現(xiàn)

出于對(duì)腦機(jī)接口的前瞻理解，BrainCo 公司提出了從目前為大眾熟知的物聯(lián)網(wǎng)（IoT），進(jìn)化到通過(guò)人工智能（AI）技術(shù)實(shí)現(xiàn)與智能設(shè)備交互的 AI 物聯(lián)網(wǎng)（AIoT），最后到通過(guò)人腦 - 機(jī)器界面（BMI）技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)物聯(lián)網(wǎng)（BMIoT）的路徑。

BrainCo 認(rèn)為，有了它，人類與智能設(shè)備更加直接、直觀的交互，讓機(jī)器除了可以理解人類指令，還能了解人類身體狀態(tài)。

本次發(fā)布會(huì)，BrainCo 向外界展示了兩項(xiàng)預(yù)研中的產(chǎn)品，一個(gè)是“讀心術(shù)”——腦波成像技術(shù)，該技術(shù)可以利用腦電波的模式作為條件通過(guò)算法還原人眼所見(jiàn)或大腦中想象的圖景。之前要想還原人類大腦中的圖像，需要借助核磁共振掃描儀器，通過(guò)記錄志愿者觀看特定圖像的大腦反應(yīng)與神經(jīng)反應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)算法還原來(lái)重構(gòu)志愿者看到的圖像。核磁共振技術(shù)是腦機(jī)接口技術(shù)一種實(shí)現(xiàn)方式，需要大型儀器配合完成腦部掃描。BrainCo 展示的腦波成像技術(shù)只通過(guò)三個(gè)電極采集前額葉腦電波，配合算法可以實(shí)現(xiàn)初步實(shí)現(xiàn)腦波成像。

△BrainCo 科學(xué)家腦波成像技術(shù)生成圖片，前兩行為測(cè)試者盯住數(shù)字“1”10-20 秒后，大腦中還原的圖像，后兩行是測(cè)試者盯住數(shù)字“5” 10-20 秒后，大腦中還原的圖像。

這項(xiàng)技術(shù)取得進(jìn)展后，采用便攜式腦電檢測(cè)儀器直接讀取人類大腦中圖像將成為可能。

本次發(fā)布會(huì)，BrainCo 向外界呈現(xiàn)的第二項(xiàng)技術(shù)是隔空打字。BrainCo 經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，打造了一套成熟的肌電控制系統(tǒng)，這套系統(tǒng)可以采集前臂的手部運(yùn)動(dòng)肌肉群 EMG 信號(hào)，處理并精確判定用戶的手部運(yùn)動(dòng)意圖。這套肌電控制系統(tǒng)目前已經(jīng)應(yīng)用于 BrainCo 研發(fā)的智能仿生手，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了幫助殘障女孩林安露實(shí)現(xiàn)了彈鋼琴的夢(mèng)想。本次展示的是智能仿生手操作系統(tǒng)的升級(jí)版，可以更精準(zhǔn)的識(shí)別人體的肌電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)更多精細(xì)化隔空操控。

△隔空打字

本次發(fā)布會(huì) BrainOS 大腦智能操作系統(tǒng)，是一款以 BMIoT 作為核心理念研發(fā)的系統(tǒng)。這款系統(tǒng)可被分為兩部分，一個(gè)是應(yīng)用腦機(jī)接口技術(shù)，使用戶通過(guò)系統(tǒng)控制智能家居、車、手機(jī)等外部設(shè)備；另一個(gè)則是對(duì)用戶狀態(tài)進(jìn)行追蹤分析，提供干預(yù)和建議。

△隔空操作電腦

此次 BrainOS 的概念發(fā)布中，BrainCo 描述了未來(lái)腦控萬(wàn)物的多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，從家居、出行、工作、運(yùn)動(dòng)、娛樂(lè)，到認(rèn)知增強(qiáng)、工業(yè)、醫(yī)療康復(fù)，幾乎包含了現(xiàn)代生活的方方面面。

以工作場(chǎng)景為例。根據(jù) BrainCo 的設(shè)想，通過(guò)結(jié)合 BrainOS 系統(tǒng)與各類智能終端，腦機(jī)接口技術(shù)將能有效地幫助人們提高工作效率，簡(jiǎn)化各類操作。

當(dāng)用戶在使用手機(jī)時(shí)，具備腦機(jī)接口的設(shè)備可以偵測(cè)到用戶的腦電信號(hào)，并將其直接輸送給智能終端，避免了用戶的額外操作。比如當(dāng)用戶在忙碌工作時(shí)接到電話，就可以直接通過(guò)「想一想」的方式，用腦控選擇接聽(tīng)或掛斷電話。更厲害的是，用戶甚至可以通過(guò)特定手勢(shì)快速進(jìn)入文字輸入模式，隔空輸入信息。

BrainOS 對(duì)于工作場(chǎng)景的優(yōu)化并不停留于生產(chǎn)力層面。它也能幫助人們檢測(cè)精神狀態(tài)，在日常生活中提示用戶壓力和焦慮感提升，并建議用戶冥想放松。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入休息模式后，BrainOS 可以根據(jù)用戶腦電信號(hào)生成相應(yīng)音樂(lè)，引導(dǎo)用戶進(jìn)入放松狀態(tài)。

在出行領(lǐng)域，BrainOS 可以與智能出行設(shè)備結(jié)合，為出行提供便利的同時(shí)，更有效的保證出行安全。當(dāng)用戶進(jìn)入車庫(kù)，靠近車門，BrainOS 系統(tǒng)檢測(cè)處于車輛操控狀態(tài)，就能讓用戶用大腦控制打開(kāi)車門、啟動(dòng)汽車、打開(kāi)車庫(kù)門。

更重要的是，當(dāng)用戶在路上行駛時(shí)遇到緊急情況，設(shè)備能夠及時(shí)感知人躲避危險(xiǎn)的意識(shí)，比人反應(yīng)能更快做出剎車和相應(yīng)規(guī)避動(dòng)作，躲避危險(xiǎn)和緊急情況。

從這部分構(gòu)想中，我們可以看到 BrainOS 的本質(zhì)：無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口設(shè)備將成為目前越來(lái)越多的智能設(shè)備之間的橋梁。BrainOS 負(fù)責(zé)收集、“翻譯”人的腦電信號(hào)，并將它傳遞給機(jī)器，從而實(shí)現(xiàn)“腦控萬(wàn)物”。

因此，這些構(gòu)想的落地，既需要 BrainOS 自身的不斷研發(fā)迭代，也有賴于各領(lǐng)域品牌對(duì)于生態(tài)鏈的耕耘。目前這家公司已經(jīng)拿到或正在申請(qǐng)多項(xiàng)與腦機(jī)接口相關(guān)的專利，其中就包括了基于腦電數(shù)據(jù)的汽車控制方法、基于腦波控制的智能輪椅，人體異常狀態(tài)監(jiān)控等數(shù)十項(xiàng)與概念場(chǎng)景極其吻合的專利。

腦控萬(wàn)物將是未來(lái)，這樣的技術(shù)不會(huì)只應(yīng)用于少數(shù)領(lǐng)域，勢(shì)必將是結(jié)合了腦科技、芯片科技和數(shù)據(jù)科技的跨學(xué)科產(chǎn)業(yè)，可以預(yù)期將在多條技術(shù)路線，多種標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)的博弈中不斷前行，但 BrainOS 在這一領(lǐng)域的前瞻布局，已經(jīng)使其成為難以忽視的核心玩家。

隨著腦機(jī)接口技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，未來(lái)將會(huì)有越來(lái)越多的企業(yè)投入到這一跨時(shí)代的人機(jī)交互實(shí)驗(yàn)中，讓人類可以想得更快、更遠(yuǎn)。
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