憑什么受谷歌青瞇？這家華人創(chuàng)辦的公司想讓每個(gè)人都能玩轉(zhuǎn)腦機(jī)接口

作為世界級(jí)的科技巨頭，谷歌的很多布局都在不斷突破人類對(duì)未來(lái)的想象。

2013年，谷歌收購(gòu)了8家機(jī)器人公司押注機(jī)器人賽道，其中就包括波士頓動(dòng)力，之后推出的四足機(jī)器人“Big Dog”、人型機(jī)器人“Atlas”以及豹機(jī)器人“Cheetah”等，猶如是從科幻片中走出來(lái)的機(jī)械生物，每次露面都讓人類震驚不已；2014年Google Deep Mind開發(fā)出人工智能圍棋軟件AlphaGo，被視為AI研究里程碑事件，它完勝了李世石、柯潔等圍棋頂尖職業(yè)棋手，掀起全球AI應(yīng)用浪潮；Google旗下還有一家生物科技公司Calico，致力于研究對(duì)抗癌癥、衰老等相關(guān)疾病及延長(zhǎng)壽命的黑科技，從基因?qū)用嫣剿鳌伴L(zhǎng)生不老”。

現(xiàn)在，谷歌又有新動(dòng)作，它聯(lián)合了一家由華人科學(xué)家創(chuàng)辦的公司BrainCo（強(qiáng)腦科技），以及納斯達(dá)克上市教育公司Vasta Platform（Somos），推出了一種黑科技教育方案。

這是一套基于先進(jìn)腦機(jī)接口技術(shù)、促進(jìn)課堂教學(xué)的教育科技產(chǎn)品，其中用到的非侵入式腦機(jī)接口設(shè)備由Brain Co提供，結(jié)合Somos與BrainCo聯(lián)合編制的課程內(nèi)容，搭配谷歌Chromebook筆記本電腦即可使用。

據(jù)了解，這套腦機(jī)接口產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，且面對(duì)諸多C端用戶，腦機(jī)接口時(shí)代真的已經(jīng)到來(lái)了么？

角逐腦機(jī)時(shí)代

“馬斯克用腦機(jī)接口技術(shù)在豬大腦上做實(shí)驗(yàn)，在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)其實(shí)一點(diǎn)也不驚奇。早在20多年前，科學(xué)家們就開始在猴子身上做實(shí)驗(yàn)，而且比Neuralink現(xiàn)在的測(cè)試要復(fù)雜很多，腦科學(xué)的相關(guān)機(jī)理，那時(shí)候就已經(jīng)驗(yàn)證了?！贬槍?duì)2020年8月馬斯克的腦機(jī)接口公司Neuralink展示在豬腦上植入芯片、實(shí)時(shí)讀取豬腦活動(dòng)信號(hào)的進(jìn)展，BrainCo創(chuàng)始人兼CEO韓璧丞如此評(píng)價(jià)。

科學(xué)家們對(duì)腦機(jī)接口的研究已持續(xù)了超過(guò)30年，自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，在實(shí)驗(yàn)中摸索出來(lái)的腦科學(xué)知識(shí)得到快速增長(zhǎng)，多年來(lái)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐基礎(chǔ)上，應(yīng)用于人體的植入設(shè)備或者穿戴設(shè)備被設(shè)計(jì)制造出來(lái)，用于恢復(fù)損傷的聽覺(jué)、視覺(jué)或肢體運(yùn)動(dòng)能力。

簡(jiǎn)單理解，腦機(jī)接口技術(shù)就是在人腦、動(dòng)物腦與外部設(shè)備之間建立一種連接通路，允許大腦和外部設(shè)備進(jìn)行雙向信息交換。

谷歌教育聯(lián)合BrainCo推出的產(chǎn)品

腦機(jī)接口猴子實(shí)驗(yàn)

這個(gè)領(lǐng)域中，里程碑式的事件有不少。1999年，哈佛大學(xué)的Phillip Kennedy研究團(tuán)隊(duì)就在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)解碼貓的丘腦外側(cè)膝狀體內(nèi)的神經(jīng)元放電信息來(lái)重建視覺(jué)圖像，他們記錄了177個(gè)神經(jīng)元的脈沖序列，使用濾波的方法重建了向貓播放的八段視頻，從重建的結(jié)果中可以看到可辨認(rèn)的物體和場(chǎng)景。

后來(lái)，美國(guó)杜克大學(xué)的Miguel Nicolelis團(tuán)隊(duì)成為用覆蓋廣大皮層區(qū)域的電極來(lái)提取神經(jīng)信號(hào)、驅(qū)動(dòng)腦機(jī)接口的代表。他們?cè)?990年代完成在大鼠的初步研究后，之后開始在猴子身上做實(shí)驗(yàn)，到2000年，Nicolelis的研究組成功實(shí)現(xiàn)猴子通過(guò)腦機(jī)接口設(shè)備操控機(jī)械臂抓取食物的實(shí)驗(yàn)，研究發(fā)表在《自然》上。

2016年12月，美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)的Bin He團(tuán)隊(duì)讓普通人在沒(méi)有植入大腦電極的情況下，用腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)物體控制，包括操縱機(jī)器臂抓取放置物體和控制飛行器等。

腦機(jī)接口用于癱瘓病人實(shí)現(xiàn)操控機(jī)械臂

腦機(jī)接口還能用于“打字”

2017年2月，斯坦福大學(xué)電氣工程教授KrishnaShenoy和神經(jīng)外科教授 JaimieHenderson讓三名癱瘓者通過(guò)腦機(jī)接口控制電腦屏幕的光標(biāo)，在屏幕上輸出了他們想說(shuō)的話，其中一名患者可以平均每分鐘輸入39個(gè)字母。

中國(guó)的腦機(jī)接口起步稍晚，但追趕速度迅猛。2020年，浙江大學(xué)完成了國(guó)內(nèi)首例植入式腦機(jī)接口臨床轉(zhuǎn)化研究，患者可以利用大腦皮層信號(hào)精準(zhǔn)控制外部機(jī)械臂與機(jī)械手；上海交大已研發(fā)出非侵入式設(shè)備輔助中風(fēng)患者進(jìn)行手部的康復(fù)訓(xùn)練；西安交通大學(xué)使用腦機(jī)接口技術(shù)成功使一位高位截癱失語(yǔ)患者“開聲”。

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的探索歷程，腦機(jī)接口已然進(jìn)入技術(shù)和產(chǎn)業(yè)融合的爆發(fā)期，當(dāng)前頗有百家爭(zhēng)鳴之勢(shì)。

從實(shí)驗(yàn)室到商業(yè)產(chǎn)品

雖然各家腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)披露的進(jìn)展吊足了大眾的好奇心，但對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)，似乎很難接觸到隨時(shí)可用的腦機(jī)接口設(shè)備，并體驗(yàn)使用樂(lè)趣。

BrainRobotics智能仿生手

然而，韓璧丞聚集哈佛教授、哈佛腦科學(xué)中心以及麻省理工學(xué)院的多位科學(xué)家共同創(chuàng)立的BrainCo，在商業(yè)化層面卻做到了這一點(diǎn)。

他們的團(tuán)隊(duì)基于腦科學(xué)研究與腦機(jī)接口技術(shù)，針對(duì)殘疾人創(chuàng)造了BrainRobotics智能假肢，利用這款智能機(jī)械假肢，肢殘人士不僅能夠在日常生活中抓取物品，甚至也能去玩攀巖；他們還開發(fā)了腦電讀取設(shè)備，據(jù)了解，其腦電信號(hào)的讀取達(dá)到了醫(yī)療級(jí)精度，這讓腦機(jī)接口黑科技民用化普及邁入新階段。

談及商業(yè)化進(jìn)展，韓璧丞比較欣慰：“在腦機(jī)接口行業(yè)，真正意義上能實(shí)現(xiàn)上萬(wàn)臺(tái)產(chǎn)品量產(chǎn)的腦機(jī)接口公司屈指可數(shù)，我們便是其中一家?！?/p>

不少其他腦機(jī)接口項(xiàng)目商業(yè)化之所以難，其實(shí)有很多技術(shù)性的阻礙。據(jù)韓璧丞介紹，腦機(jī)接口技術(shù)中最大的基礎(chǔ)難點(diǎn)是對(duì)腦信號(hào)的采集和解析，因?yàn)槟X電信號(hào)是微伏級(jí)的、非常微弱的信號(hào)，很容易受到外界干擾?？蒲腥藛T能通過(guò)專業(yè)設(shè)備讀取到的腦電信號(hào)，其實(shí)已經(jīng)被放大了數(shù)萬(wàn)倍。

如果是在實(shí)驗(yàn)室中，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件就有可能采集到比較好的信號(hào)；但要在日常生活中去精確讀取腦電信號(hào)就非常具有挑戰(zhàn)性。

比如說(shuō)在實(shí)驗(yàn)室中常見的腦電波測(cè)定方式就非常讓人不舒服，需要給人戴上安裝著幾十個(gè)或者上百個(gè)電極的電極帽，并涂抹上導(dǎo)電膏，使電極與頭皮緊密地連接在一起。

“這種導(dǎo)電膏是像牙膏一樣的化學(xué)導(dǎo)電介質(zhì)，在日常生活中，用戶不能每次都使用這種東西。所以我們公司在很多年前其實(shí)在做材料學(xué)的突破，目的就是讓腦機(jī)接口產(chǎn)品能夠更廣泛地使用，來(lái)擴(kuò)大它的數(shù)據(jù)量，而且我們團(tuán)隊(duì)聚集了美國(guó)做腦機(jī)接口最強(qiáng)的一批人才。”韓璧丞表示，這也是為什么BrainCo能領(lǐng)先同行、較快推出量產(chǎn)產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。

常見的腦機(jī)接口頭套

BrainCo的Focus專注力訓(xùn)練設(shè)備設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)潔，重量不到90克，易于佩戴，讓普通人對(duì)腦機(jī)接口設(shè)備有了新的認(rèn)知。

產(chǎn)品都量產(chǎn)了，會(huì)很快被市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者復(fù)制么？韓璧丞并沒(méi)有此類擔(dān)憂，究其原因，其一是建立這套腦機(jī)接口整個(gè)的算法框架，實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造體系，BrainCo團(tuán)隊(duì)前期花了大概六七年時(shí)間，并不容易被輕易趕超；其二，腦機(jī)接口用到的核心材料，是一種自主研發(fā)的特殊材料，這一塊其實(shí)也很難被人去仿制；第三，整套生產(chǎn)車間和產(chǎn)品研發(fā)方案，有很多核心的步驟和環(huán)節(jié)處于嚴(yán)格保密狀態(tài)。

放眼未來(lái)5～10年的規(guī)劃，韓璧丞透露，BrainCo正在推進(jìn)“一條縱線和一條橫線”的發(fā)展戰(zhàn)略，縱線的內(nèi)涵，即是不斷深入解析人類大腦信號(hào)，以更清楚更好地了解人類大腦科學(xué)。

BrainCo腦機(jī)接口穿戴設(shè)備Focus

而橫線則意味著團(tuán)隊(duì)會(huì)根據(jù)當(dāng)下能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)程度，去集中解決市場(chǎng)中一些切實(shí)問(wèn)題，比如讓孩子們提高學(xué)習(xí)效率和注意力的問(wèn)題，讓殘疾人和中風(fēng)患者恢復(fù)行動(dòng)溝通能力，在解決自閉癥，老年癡呆以及失眠等方向，都會(huì)陸續(xù)推出基于腦機(jī)接口的解決方案，商業(yè)模式方面，主要會(huì)通過(guò)B2B2C的方式進(jìn)行落地。

BrainCo近期與谷歌在教育領(lǐng)域的腦機(jī)接口產(chǎn)品合作，就是著眼于利用神經(jīng)反饋訓(xùn)練，幫助自閉癥、多動(dòng)癥兒童回歸到正常學(xué)習(xí)生活，也能讓普通學(xué)生提高其專注力，加強(qiáng)學(xué)習(xí)能力。

更早之前，這種方法還在美國(guó)宇航局（NASA）用來(lái)訓(xùn)練宇航員，也曾與意大利著名的方程式訓(xùn)練集團(tuán)Formula Medicine合作訓(xùn)練賽車手，以及為職業(yè)運(yùn)動(dòng)員、電競(jìng)團(tuán)隊(duì)等提供輔助訓(xùn)練，能夠有效改善選手們的焦點(diǎn)和注意力控制，讓他們?cè)诒荣惢蛉蝿?wù)中發(fā)揮最佳狀態(tài)。

BrainCo的新一代產(chǎn)品

兩套技術(shù)，兩種思路

2020年，馬斯克的Neuralink腦機(jī)接口在大腦中植入芯片的高調(diào)演示，在社會(huì)上引起廣泛關(guān)注及擔(dān)憂，這引發(fā)了人們對(duì)兩種不同技術(shù)路徑的思考，到底是侵入式的技術(shù)代表未來(lái)，還是非侵入式的技術(shù)會(huì)成為主流？

韓璧丞認(rèn)為，侵入式方法的好處是其采集的信號(hào)非常精確，但缺點(diǎn)也很明顯，它對(duì)大腦存在一定的破壞性，無(wú)論是微創(chuàng)還是開顱手術(shù)，本身都具有相當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，長(zhǎng)期使用還有感染的可能；而非侵入式方案，只需要佩戴上設(shè)備即可，但挑戰(zhàn)就是信號(hào)采集如何實(shí)現(xiàn)較好的準(zhǔn)確度。

全世界做腦機(jī)接口的實(shí)驗(yàn)室已有上百個(gè)，其中一大半是在做非侵入式的，只有一小部分在做侵入式。侵入式有助于解決極重度病人的交互問(wèn)題，但對(duì)于大多數(shù)普通人來(lái)說(shuō)，如果是偏日常生活中的應(yīng)用，非侵入式是較好的選擇。

侵入式電極和微芯片，可能會(huì)對(duì)大腦神經(jīng)造成一定的損傷：在大腦中植入電極后，周圍的膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)逐漸將電極包裹起來(lái)，電極監(jiān)測(cè)到的神經(jīng)元活動(dòng)會(huì)越來(lái)越少，時(shí)間一長(zhǎng)，電極監(jiān)測(cè)不到神經(jīng)元活動(dòng)后還需要取出更換新的植入式器件，如果出現(xiàn)故障也不好進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，畢竟是要在腦殼里動(dòng)工。

“腦機(jī)接口是一個(gè)比較寬泛的技術(shù)概念，具體到每個(gè)團(tuán)隊(duì)可能做的技術(shù)方向會(huì)有些區(qū)別，比如有的偏疾病輔助治療，有的偏交互，有的偏解析和檢測(cè)，我們現(xiàn)在做的是偏控制和解析方面?！表n璧丞表示。

關(guān)于腦機(jī)接口未來(lái)的技術(shù)變量，韓璧丞認(rèn)為隨著數(shù)據(jù)采集的增加，科學(xué)家們可以更好地理解人類的大腦活動(dòng)，但前提是能夠有一種簡(jiǎn)單的、能標(biāo)準(zhǔn)化采集腦電信號(hào)的設(shè)備，這就是BrainCo在做的事情。

“我們的使命是要通過(guò)技術(shù)設(shè)備升級(jí)來(lái)更好地了解人類大腦，然后去幫助那些迫切需要腦機(jī)接口輔助的人們。未來(lái)，腦機(jī)接口將會(huì)有更好的交互，更好的材料，更好的外觀，例如針對(duì)教育的產(chǎn)品，可能讓它有更顯著的效果，整個(gè)使用訓(xùn)練流程也會(huì)更加簡(jiǎn)便，這些都是需要不斷改進(jìn)的方向?！?/p>

雖然概念正在市場(chǎng)中迅速變熱，但在韓璧丞看來(lái)，腦機(jī)接口技術(shù)并不是多么科幻的噱頭，而是需要接棒前人的基礎(chǔ)研究，腳踏實(shí)地把當(dāng)下的研究一步步深化，讓研究成果普惠每個(gè)人。

未來(lái)，就在當(dāng)下的點(diǎn)滴改進(jìn)中得以實(shí)現(xiàn)。