脑机接口技术，如何给人类加buff？【星特写】

在2019全国科普日基层巡展上，近500名儿童体验了一项儿童注意力检测。

这个儿童注意力检测仪由布润科技提供，是一个集注意力检测、儿童脑活跃状况、意念操控娱乐训练于一体的脑电设备。

孩子快速佩戴脑电帽测试注意力水平，家长可以通过电脑显示的数据以及现场专家的讲解，详细了解孩子的注意力情况，进而规划适合孩子的注意力训练方式，提升儿童注意力。

布润科技将脑电和儿童心理学结合，研发了这套用于检测儿童注意力的脑电设备，更好地帮助家长发现儿童多动症等问题。而这只是脑机接口技术的一个应用场景。经过数十年的理论研究与实践探索，脑机接口技术的应用场景不断扩展，未来想象空间巨大。

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脑机接口技术：梦想照进现实

“脑机接口”（BCI，Brain-Computer Interface），也称作“大脑端口”（Direct Neural Interface）或 “脑机融合感知”（Brain-Machine Interface），是指通过在人脑神经与具有高生物相容性的外部设备间建立直接连接通路，实现神经系统和外部设备间信息交互与功能整合的技术。简单来说，就是实现用意念控制机器。这意味着，人与机器的主要交互方式，除了手工输入，以及近几年兴起的人工智能语音交互外，还可以直接通过大脑向机器发出指令。

目前的脑机接口技术可以分为两类：一类是侵入式，比如在大脑中植入芯片；另一类为非侵入式，比如戴上可以采集脑电波的头盔或帽子。

脑机接口的研究涉及神经科学、认知科学、神经工程、材料科学、人工智能等多个学科。上世纪20年代，脑电波的发现正式开启了脑机接口技术的研究。之后脑机接口技术经历了漫长的发展期，直到20世纪六七十年代，脑机接口技术才开始真正成形，相关研究和机构逐渐起步。90年代末21世纪初，脑机接口的发展迎来高潮，相关技术、标准和方向逐渐明朗。而2000年左右脑电波检测等技术的重大进展，又为脑机接口注入了新的动力。2005年至今，脑机接口技术步入临床实验阶段，不仅技术和企业数量进一步突破，其应用和热度也开始攀升。

除了技术条件不断成熟，脑机接口产品的市场需求也在逐渐上升。仅从脑机接口设备的市场规模来看，联合市场研究公司（Allied Market Research）的数据显示，2020年，脑机接口的市场规模将达到14.6亿美元；如果从脑机接口可影响到的应用领域来看，不论是医疗、教育还是消费，都将带来远超十几亿美金的巨额市场空间。

未来五年脑机接口细分市场规模预测

由于技术和市场需求的双重推动，人类看到了解读大脑、让自己变得更强大的梦想有机会成为现实。

脑机接口的发展步伐正在加快。2017年，两大科技巨头宣布进入该领域：3月，埃隆·马斯克创办脑机接口公司Neuralink，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Building 8 的一个重要项目就是脑机接口，让人能够用意念打字。

在两家公司宣布消息之前，国内的布润科技已经开展了半年的脑机接口产品研发。

北京布润科技有限责任公司成立于2017年5月，是一家专业从事EEG脑电采集、脑电分析、脑电模式识别、脑机接口控制与应用的高科技技术公司。公司基于EEG脑电、MEG脑磁等脑成像技术研发和应用，专注于为BCI（脑机接口）嵌入、AI（人工智能）等领域提供个性化定制集成系统和解决方案（包括软件、硬件和服务）。

布润科技汇集了清华大学、天津大学、美国加州大学等高校的顶尖物理学家、人工智能科学家等高端人才，并不断吸引着国内外精英加入。在团队努力下，产品的硬件和软件技术成熟度均已达到世界领先水平。

布润科技的底层技术主要分为三块：

• 脑电数据可视化开发：根据客户需求对过程数据进行可视化开发，对行为数据、脑电活动进行统计分析，量化数据进行指标性分析和图表动态直观显示；

• 算法定制化开发：在脑机接口、心理学研究、人脑状态检测、电子电路降噪等方面有领先的的分析算法体系，可以根据客户要求进行特定算法开发；

• 采集数据云存储：将采集的数据存储在云端，可在云端进行科学计算和数据量化分析，数据进行加密传输。

基于此，布润科技延伸出三大应用领域：科研、医疗、民营教育。科研方面，有基于特殊屏蔽技术开发的特殊脑电电磁屏蔽算法材料；医疗方面，有基于硬件及传感器技术开发的便携式穿戴脑电；C端方面，有基于基础心理学范式开发的人工智能算法应用。

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脑机接口应用场景：医疗最为理想

眼下，无论是硅谷还是中国的创新企业，对于脑机接口的研究进程正在加快。陈天桥投入数十亿美元做脑科学的基础理论研究；马斯克宣布成立两年的Neuralink获重大突破，找到了高效脑机接口的方法，甚至可以用iPhone控制。

脑机接口技术的应用前景非常广阔，目前已开始小范围应用，主要涉及医疗恢复、娱乐、教育、军事、智能家居等方面。

1、医疗健康

医疗是脑机接口技术最为理想的应用领域，主要分为“强化”和“恢复”两个“钱景”巨大的方向。

“强化”方向主要是指将芯片植入大脑，以增强记忆、推动人脑和计算设备的直接连接。马斯克的Neuralink即是其中代表。

“恢复”方向主要是指针对多动症、中风、癫痫等疾病以及残障人士做对应的恢复训练，采取的主要方式是神经反馈训练。这在全球一些医院、诊所、康复中心已经得到广泛应用，也有不少创业公司在做这方面的可穿戴设备。

具体来说，BCI技术可以帮助患者和用户实现：

• 与周围环境进行交流：BCI机器人可以帮助残疾人使用电脑、拨打电话等；

• 控制周围环境：BCI机器人可以帮助残疾人或老年人控制轮椅、家庭电器开关等；

• 运动康复：BCI康复机器人可以帮助残疾人或失去运动能力的老年人进行主动康复训练，BCI护理机器人可以从事基本护理工作，提高残疾人或老年人的生活质量；

• 重获肢体能力：基于BCI机器人的义肢可成功帮助肢体残疾的人士重获肢体控制能力；

• 重获缺失的感知能力：除了通过思维控制一些设备，未来甚至有望帮助部分丧失感知能力的人群再次获得视觉、听觉和触觉等感知能力。

2、娱乐

在娱乐方面，脑机接口技术可以与虚拟现实技术结合，无需额外的外设操控设备，直接通过思维来控制游戏中的角色，获得更加沉浸式的游戏体验。

3、教育

这与医疗中的“恢复”方向有些接近。可以对学生注意力值进行实时探测和训练，既可以而帮助老师及时了解课堂情况从而调整教学，也能帮助学生提高注意力。

4、军事

在军事方面，脑机接口技术可以帮助军人更好地操控无人机、无人车、机器人等设备；代替军人或特殊职业的人士从事各种危险任务；以及在不适宜人工操作的环境中工作；还可以帮助军人增强能力，比如通过BCI控制外骨骼机器人提升单兵作战能力。

5、智能家居

智能家居是脑机接口与IoT（物联网）跨领域结合带来的一大想象空间。在这一领域，脑机接口扮演的角色类似于“遥控器”，帮助人们用意念控制开关灯、开关门、开关窗帘等，甚至可以进一步控制家庭服务机器人。

针对市场需求，布润科技不断精进技术，探索更多应用场景。目前，布润科技研发的设备包括 EEG脑电采集帽、脑电采集信号放大器、电极、脑磁MEG。

应用场景包括：

• 脑机接口技术平台：与外骨骼机器人、VR仿真游戏、四旋翼无人机结合

• 脑科医学基础研究平台：儿童ADHD、抑郁症静息态脑电分析、癫痫持续状态监测

• 心理学研究开发平台：睡眠、情绪、疲劳监测，记忆力评估

• 教育培训开发平台：儿童右脑开发，注意力训练

• 脑磁MEG应用：用于癫痫、帕金森、阿尔兹海默症、自闭症、抑郁症、脑外伤、精神类疾病等方面

随着脑机接口技术在医疗领域的应用日益受到关注，布润科技选择切入医疗市场。布润科技创始人&CEO陈晓苏表示，目前布润科技以量子技术为核心，结合新材料、人工智能、医疗等学科，主打产品包括脑科学仪器及背后进行数据分析的人工智能算法。

布润科技创始人&CEO陈晓苏

2018年，布润科技主攻医院市场的高精度脑磁探测仪器陆续投入临床试用。如今布润科技的脑磁设备已在宣武医院、北京安定医院等十余家医院投入使用。

目前，布润科技团队有三十余人，主要来自人工智能、物理学及医学专业。陈晓苏本科毕业于清华大学，硕士毕业于中科院高能物理研究所，曾获基础物理突破奖。团队核心成员还包括中科院物理所的资深教授王如泉、安定医院主任医师王长明、清华大学计算机系教授邓志东、加州大学人工智能专家李伟。

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未来挑战：技术、商业化、伦理

脑机接口技术的先行者们相信，这是一种人类自我进化的方式，也是未来对抗人工智能潜在风险的方式之一。但让脑机接口技术从梦想照进现实进而普惠大众还有很长的路要走，目前脑机接口还要跨过技术、商业化、伦理三重关卡。

技术

《经济学人》称，非入侵技术难以透过层层皮肤、骨骼和脑膜来提取高分辨率的大脑信号，而入侵式的接口则会引起免疫反应，且只能与人类大脑850亿个神经元中的几百个交流。但这种情况可能很快会改善。此外，在技术方面，脑机接口亟待解决的难题还包括：

• 数量庞大且复杂的神经元

• 脑机接口的摩尔定律，需要解决带宽问题

• 信号识别精度低

• 信号处理和信息转换速度慢

• 信号采集和处理方法需改进

• BCI的自适应性较差

• 对大脑反馈刺激研究进展较慢

• 缺乏能对BCI系统性能进行科学评价的标准

商业化

据新智造报道，专家指出，现在有些研究能够用于实际用途，但都属于实验产品，价格高昂。还有观点认为，脑机接口技术能否大规模商用，还取决于大众的接受程度，也许人们会为了挽救生命危险而做脑机接口植入，但并不会为了一次游戏而“开颅”。

陈晓苏表示，目前脑机接口或脑机融合技术的商业模式主要有二：一是面向科研院所和高校。二是用于日常娱乐，或为残疾人提供辅助功能。“这项技术其实在国外已经广泛应用，在国内也有一些企业在开发脑机产品，如布润科技研发的提高儿童注意力、减轻抑郁症患者症状的产品，只是脑科学研究在国内的认知还没有那么深。”

在今年的Neuralink发布会上，马斯克也表示，未来会有更多开放接口，让更多开发者开发更多应用，但在开始提供商业服务之前还有很长的路要走。

伦理

与很多新技术一样，脑机接口还面临伦理挑战。隐私、安全是人们共同关心的问题，如果人人都用意念交流，那世界可能将会没有秘密可言。也有人担心，是否会有黑客入侵大脑。此外，脑机接口技术可能加剧不平等，并不是所有人都有实力拥有这项技术，它将进一步巩固精英阶层的优势。

对此，陈晓苏认为，计算机仍在人类的控制之下，并不会出现计算机脱离人控制的现象。脑机接口是对人大脑的增强，而非干预。而研究者和开发者们对这件事持有严肃态度，关于机器伦理的每一个步骤，都会经过伦理委员会的审查。目前机器人还没有自己的意识，未来人类也会避免这种情况出现。

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