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| 本文作者： 小芹菜 | 2015-07-07 15:24 |
文/王君迪，畢爭
【編者按】科學源于幻想，科幻卻在慢慢變成現實。雷鋒網作者從自身領域出發，講述了意念控制在現實中如何實現，腦電技術如何在科技大潮中找到真正的著陸點。
人類的發展速度永遠超乎想象，世界永遠快已知一步。
二十多年前，當庫布里克和斯皮爾伯格給人們講述著外太空冒險、克隆生物暴走、各種毀天滅地的導彈亂飛的故事時，當時的人們根本沒想到電影中的故事僅僅過了二十多年就已經可以在現實中被創造出來。而今天，當人們走出播放《王牌特工》、《超能陸戰隊》這些好萊塢大片的影院時，僅僅需要打開淘寶，就可以看到電影中的技術在現實生活中的投影了。
沒錯，這兩部電影中所講述的“意念控制”，已經在現實中默默發展了幾十年。這個本該屬于未來世界的科技，早已經大踏步地進入了我們的生活。只是現在看來，這個降落多少顯得有點倉促，甚至可以稱之為，迫降。
（電影超能陸戰隊中出現了意念控制的微型機器人）
“意念控制”與腦電波
大腦通過傳導神經信號控制著人體，神經信號本質上就是一系列的電信號。
人體內存在著各種不同的電信號，比如腦電、心電、肌電、眼電等。這些電信號都從不同程度上反應出人體的生理特征以及病理特征，在臨床醫學中，這些電信號被用來診斷疾病，是一種比較敏感的客觀指標。
腦電就是這樣一種在醫學上被廣泛研究的電信號。通過對腦電波的分析，我們可以得知人體此時的精神狀態甚至意識思維。而利用這些分析結果，我們可以實現對外部設備的簡單控制，比如使用腦電波控制的飛行器、使用腦電波控制的機械手、使用腦電波控制的懸浮球等等。這些設備，我們稱之為腦機接口設備（Brain-Computer Interface，BCI）。
腦機接口設備最早也是始于醫學應用，不過現在已經越來越多地被市場化了。
由于人體的腦電波相對來說強度微弱，從電路分析角度來看人體的阻抗也相對較大，同時由于極化電壓、運動偽跡等等干擾的存在，使得采集腦電波十分不易，其裝置一般造價昂貴。
而消費級別的腦電采集設備，不可能像臨床腦電圖那樣要求用戶戴上涂有氯化銀的電極帽（戴起來非常難受并且使得頭發相當難受），所以消費級別的腦電采集設備一般采用金屬電極或者導電布，并且往往電極數量較少（電極數量決定了你能獲取的腦電波維數，頭上的電極越多，能獲取的腦電波信息就越多）這就進一步增大了消費級別的腦電設備開發難度和開發成本。
市面上有售的消費級別的腦電采集設備主要有來自加拿大InteraXon公司的MUSE、美國EMOTIV公司的EMOTIV EPOC+以及來自中國的本土企業的Kether。這些采集腦電波的消費者級別頭戴由于制作難度和成本相對較高，導致其售價一般較高。MUSE和EMOTIV這兩款國外的產品價格都在兩千元人民幣左右，來自本土的Kether則具有當下互聯網的“中國特色”，售價大約在600元人民幣。
（來自本土的Kether意念頭戴）
“意念控制”的控制對象
從臨床應用到消費者應用，腦電設備的生產廠商們都在努力尋找著一個落地點。在國內外研究腦電的實驗室中，我們看到了各種新奇的腦電設備應用，比如浙江大學的腦控猴子、上海交通大學的腦控蟑螂、國防科大的腦控輪椅等等。在實驗室中，這些多電極的設備都可以做到很高的辨識精度。然而，想要做出一款能被大多數消費者接受的產品，腦控蟑螂這樣的技術，顯然并不合適。
早幾年前，市場上曾經出現過一些腦控玩具，根據分析人們的腦波來控制一些小玩具。但那時的市場還不能接受這些高科技產品，所以這些產品銷量很不好。進入到2014年之后，智能硬件的概念隨著各種穿戴式設備的井噴而被大眾熟知，采集腦電波的頭戴也變得備受大眾和投資人關注。
EMOTIV和MUSE就是這樣應運而生的兩款設備，他們通過相對簡單的佩戴來獲取用戶的腦電波，并且開發一定數量的腦控游戲和腦控應用來吸引消費者。然而由于精度相對來說還是較低，而且對佩戴者的要求仍然很高，使得這兩款產品的用戶體驗不是非常好，所以更多的是在開發者、創客圈內流行，而沒有走入尋常百姓家。相比之下，國內有公司則采取了相對精明的手段，比如說，為Kether頭戴開發了一款意念賽車的玩具，根據采集到的用戶腦電波分析用戶此時的專注力值，將專注力值用于控制賽車速度，越是專注賽車的速度就越快。
但是，這些腦控設備仍然有一個共同的問題，就是可控的參數太少，亦或是可控性太差，與人們一般想象中的意念控制相去甚遠。MUSE和EMOTIV雖然功能較多，但提供的功能諸如放松判斷、左右移動物體、檢測表情等等都準確性較低，一般用戶體驗感較差。Kether雖然發力專注力檢測方面，但功能單一，雖然對小孩子有很強的吸引力，但對于更多的用戶往往很容易產生乏味感。
其實，以上設備的硬件、算法都是早在十年前就已經在實驗室中完成了基本的科學研究。這十年間腦電圖在醫學領域不斷產生新的研究，但消費者級別的產品卻只在有限的功能范圍內誕生，讓人不禁產生疑問，意念控制真的適合在這個時代進入千家萬戶嗎？
“意念控制”的著陸點
所以，意念控制設備究竟應該以什么樣的姿勢進入我們的生活呢。
在研究領域，運動想象一直是一個研究熱點，在這些實驗室技術產品化的過程中，我們也看到多數產品都或多或少地在往這個領域走。畢竟用大腦控制一輛車的前后左右運動，在任何人看來都是一件很酷炫的事情。但細想下去，這樣的控制由于其本身的算法精度的局限性，幾乎不可能用于代替一些日常生活的行為——沒人會放心戴著一個意念控制的頭盔去開車上班吧——所以這樣的控制除了有限的應用場景外，大部分都只能用于玩具類的應用。
其實，花大力氣去研發消費者級別的運動控制，其實有一點舍本逐末。腦電應用領域另一個成熟的算法即是根據波段能量來得出用戶“專注力”和“放松度”。
有一些公司根據這些數值開發出根據人體情緒來變化顏色的情緒燈，還有利用這兩個數值檢測駕駛員的注意力值以達到判斷是否疲勞駕駛的應用。
這些應用都是在有限的腦電算法應用中邁出的有趣一步，很值得去嘗試，然而應用場景的局限也導致這些產品沒辦法引起腦電技術的普及。
筆者以為，腦電領域真正的著陸點，應該是在時下越來越熱門的健康監測領域。
隨著各種各樣的健康類睡眠類APP、運動手環、智能手表的普及，人們對于自己的健康監測已經越來越重視。在父親節母親節的禮物列表中，我們也看到越來越多的人并不愿意選擇功能模糊的營養品，而更愿意選擇具有健康監測功能的智能血壓計、血糖儀甚至運動手環給自己的父母。在這樣的大背景下，腦電波這樣一個出身于臨床醫學應用的科學技術就更有著廣泛的用武之地。據筆者了解，國內有些頭戴公司就與當地某些精神衛生中心合作，開發家用的兒童多動癥治療儀，當然具體的使用情況還有待市場驗證。而在我看來，把這些醫學的應用進一步民用，才能真正發揮腦電波的作用。
比如，睡眠監測是當下智能硬件的一大熱點，然而手環類的硬件往往只能通過對翻身狀態、呼吸、心率等等的檢測，來達到對睡眠狀態的軟測量。這樣的測量往往準確率較低，獲取的數據沒有實際參考價值。
腦電波則是最能直接反映人體睡眠狀態的參數，在不同的睡眠狀態下大腦會產生完全不同的波形，如果在保證舒適性的前提下，對人體的睡眠腦電波進行采集，則可以真正達到完全了解睡眠狀態所達到的程度，再配以專業的分析算法與一些助眠手段，這才是腦電波在消費級產品中真正落地的應用之一。
（不同精神狀態下的人體腦電波頻率）
當然，不僅僅是睡眠領域，在心理治療、瑜伽運動、大腦開發等等的與人體生理狀態息息相關的領域，腦電波都有著廣闊的用武之地。“意念控制”這項未來科技雖然以一種跌跌撞撞的方式進入到了我們的生活中，但我們有理由相信，在不久的將來，我們就能深切體會到意念控制給我們的生活質量帶來的提升，甚至是革新。
【作者介紹】王君迪，畢爭。分別為回車科技首席硬件師和市場總監。
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