腦機接口，改變下一代人機交互方式?

李佳師

熱點背后的新聞

最近腦機接口很熱。先是馬斯克投資的神經(jīng)科學公司Neuralink公司宣布其“像縫紉機一樣”的機器人，隨后Facebook一直支持的加州大學舊金山分校團隊（UCSF）在《自然一通訊》上發(fā)表論文，公布他們已建成一個腦機接口。這一系列腦機接口成果密集曝光，是巧合還是必然？在PC之于鍵盤鼠標、移動之于觸控之后，業(yè)界一直在尋找下一代計算平臺的主流人機交互方式，腦機接口會是“那一個”嗎？下一代的人機交互方式應該具備什么特征？

腦機接口處于雛形階段

我們先來看這兩次的腦機接口突破的成果。Neuralink用“像縫紉機一樣”的機器人，將超纖細的線植入大腦深處，能夠讀寫大腦信息。Facebook支持的加州大學舊金山分校團隊（UCSF）神經(jīng)外科醫(yī)生Ed-ward Chang公布其腦機接口的進展，通過一個腦機接口，能夠?qū)崟r地從大腦信號中解碼對話，該系統(tǒng)能夠解碼感知（聽到）和產(chǎn)生（說出）的語音，準確率分別達到76%和61%。從Edward Chang給出的預期看，這種神經(jīng)植入物可用于恢復因中風、脊髓損傷或其他疾病而失去說話能力的患者的自然交流。

此前有報道信息稱Facebook的UCSF項目相比Neuralink最大的不同，是該項目為非植入式腦機接口，非植入就意味著無須在大腦上打孔，無論是從操作性和安全性來看，都比Neuralink大大進了一步。

但中科院自動化所模式識別國家重點實驗室副主任、腦網(wǎng)絡(luò)組北京市重點實驗室副主任余山在接受《中國電子報》記者采訪時說，Neuralink和UCSF的研究成果都屬于植入式腦機接口。FUC-SF這項研究中，用的是顱內(nèi)腦電的數(shù)據(jù)，也就是開顱手術(shù)之后，放置于癲癇病人皮層上面腦電所記錄的數(shù)據(jù)。所以這個不能算是“非植入式腦機解碼”。用這樣的方法，只能在特定的患者身上開展。所以要想實現(xiàn)接近準確率100%會非常難，因為顱內(nèi)腦電的數(shù)據(jù)分辨率還不是很高，難以區(qū)分單個細胞的活動。

而Facebook的目標是非植入腦機接口。在2017年舉行的F8大會上，F(xiàn)acebook曾宣布了腦機接口（BCI）計劃，概述了構(gòu)建非侵入性可穿戴設(shè)備的目標，該設(shè)備能讓人們通過默想自己說的話來打字，而UCSF是BCI計劃的一部分。BCI計劃的真正意圖不完全是醫(yī)療用途，他們的目標是為VR/AR尋找輸入方式。Mark Cheville是Face-book現(xiàn)實實驗室腦機接口項目的研究主管，他表示，BCI項目以開發(fā)增強現(xiàn)實眼鏡為最終目標，這種眼鏡無需大聲說話就可以實現(xiàn)控制。Facebook表示，這種完全無創(chuàng)的腦機系統(tǒng)最終可以讓人們每分鐘輸入100個單詞（是現(xiàn)在人們用手機輸入單詞速度的5倍）。

Oglass公司創(chuàng)始人蘇波在接受《中國電子報》記者采訪時表示，F(xiàn)acebook非侵入式可穿戴設(shè)備和馬斯克的植入式設(shè)備異曲同工，都是讀取腦電圖，最終達到控制輸入和交互目的?！拔业呐袛啵壳斑@種設(shè)備還處于早期雛形階段，還存在體積大、操作復雜、辨識率不高或能設(shè)計的交互流程有限等問題，但卻代表了未來?！碧K波說。

對人腦的認知是關(guān)鍵

腦機接口能夠成為繼鼠標鍵盤、觸控系統(tǒng)之后的第三個主流的人機交互系統(tǒng)嗎？這應該刷鹵機接口之所以被極大關(guān)注的根本原因。

如果腦機接口成為主流的人機交互系統(tǒng)，需要在兩個維度獲得更大突破：一是“接入式”腦機接口要足夠安全、足夠方便。二是“非植入式”腦機接口的解碼率要足夠高。從目前看，70%的解碼率顯然不夠，那么它能夠?qū)崿F(xiàn)100%的解碼率嗎？

贛鄱基因創(chuàng)始人兼CEO殷偉榮對《中國電子報》記者表示：“第一，UCSF這個項目準確率怎么計算的尚不知道;第二，我認為解碼率提高是可能的，但能不能無限接近99.99%及其以上，需要時間和科研積累。難度在于，現(xiàn)在對于人腦的認識，有可能連1%都不到。”

中科院自動化研究所研究員何暉光在接受《中國電子報》記者采訪時表示，目前植入式腦機接口主要應用在病人或者動物上;非植入式腦機接口盡管其精度沒有植入式高，但是也有一些發(fā)揮了重要的作用。如清華大學腦機接口研究組利用視覺誘發(fā)電位腦機接口幫助漸凍人朗讀和交流;華南理工大學利用腦機接口對植物人的狀態(tài)進行評估;美國CMU團隊利用運動想象遙控無人機，還利用運動想象促進中風病人上胺康復。

何暉光進一步表示，由于對大腦工作機制了解不足，并且受到神經(jīng)信號采集和分析手段的限制，現(xiàn)有腦機交互技術(shù)的信息傳輸速率（0.1比特/秒-5比特/秒）仍遠低于鍵盤和語音等傳統(tǒng)的人機交互方法，無法得到廣泛應用。所以他的結(jié)論是，腦機接口無法成為AR/VR時代的主流機交互方式。

蘇渡認為，目前腦機接口技術(shù)尚未成熟，無法擔當AR/VR主流人機交互的重任。

交互方式將會混合存在

如果現(xiàn)在的腦機接口技術(shù)尚不成熟，還無法承載AR/VR主流交互方式的重任，那么誰是擔當下一代計算重任的“那一個”呢·

蘇渡認為，每一代計算平臺（終端）的革命都伴隨著交互技術(shù)的革命，而交互技術(shù)的革命也會引發(fā)計算終端操作系統(tǒng)的革命，也可以說交互技術(shù)是計算平臺之所以成為計算平臺最重要的因素之一。鼠標的發(fā)明，催生了圖文界面的操作系統(tǒng)MacOS和Windows，鍵盤作為輸入工具和鼠標完美結(jié)合，從而帶來PC時代。而觸控技術(shù)與安卓、iOS聯(lián)手，催生了第二代計算平臺智能手機時代。有觀點是，AR/VR有望成為下一代計算平臺，那么AR/VR眼鏡要想成為個人消費品還要滿足四個條件：第一，輕量化和微型化;第二，5G網(wǎng)絡(luò)的正式商用;第三，新一代AR操作系統(tǒng)的發(fā)明;第四，新一代交互技術(shù)的產(chǎn)生。

AR/VR個人消費時代的到來，其中的關(guān)鍵點包括了適合AR/VR的新一代的交互技術(shù)及新一代的操作系統(tǒng)。蘇波認為新一代的操作系統(tǒng)會從現(xiàn)在的AR SDK慢慢演變而來。未來，AR最主要、最自然的交互方式一定是腦波交互，不影響他人又能很好地保護隱私。但是目前腦渡交互剛剛萌芽，離成熟還有相當長的時間。在此之前必須打通腦機接口，而如何打通，現(xiàn)在已經(jīng)看到了希望。

“我的判斷，腦渡交互需要至少十年時間才能真正用于交互。在這十來年的期間內(nèi)，還有沒有更好的交互方式能用于AR眼鏡？在腦波交互到來之前，鍵盤、手柄、鼠標（指環(huán)）、語音、手勢、眼動這六種交互方式將會混合存在，并且2020年之前一定會發(fā)明一種可以讓這6種交互方式自由按需切換的技術(shù)或平臺?！碧K渡說。

何暉光認為，在AR/VR時代，盡管人機交互會取得很大進展，但腦機交互應該還不會成為主流交互系統(tǒng)。下一代交互系統(tǒng)應該是多模態(tài)智能人機交互，將使用人工智能技術(shù)，通過多種模態(tài)的信號實現(xiàn)人與機器的交互，其最終目標是使人機交互像人人交互一樣便捷和自然。

在這意義上看，蘇渡和何暉光都認為至少相當長的時間內(nèi)腦機接口還不可能成為AR/VR的主流交互方式，混合、多模態(tài)智能人機交互才會是接下來的主流形態(tài)，而未來的終極目標是腦波交互。但它何時到來，尚無時間表。