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[導讀]非侵入式腦機接口(BCI)技術是一種使大腦直接與外部設備或系統(tǒng)交互的技術,而不需進行物理植入或手術。這種技術主要通過識別和解析大腦活動的特定模式來工作。這通常涉及到使用腦電圖(EEG)等設備來捕捉大腦活動的電信號。BCI依賴于對腦電信號處理技術的改進,包括信號采集、過濾、特征提取、分類等。

非侵入式腦機接口(BCI)技術是一種使大腦直接與外部設備或系統(tǒng)交互的技術,而不需進行物理植入或手術。這種技術主要通過識別和解析大腦活動的特定模式來工作。這通常涉及到使用腦電圖(EEG)等設備來捕捉大腦活動的電信號。BCI依賴于對腦電信號處理技術的改進,包括信號采集、過濾、特征提取、分類等。

早期的腦機接口研究主要集中在侵入式技術上,但由于其對用戶健康的潛在風險和倫理問題,非侵入式BCI逐漸受到重視。在醫(yī)療領域,非侵入式BCI可用于幫助中風或腦損傷后遺癥患者恢復,通過訓練大腦和肌肉的協(xié)調來改善運動功能。對于行動不便或語言受限的人群,非侵入式BCI可以作為有效的交流工具,幫助他們進行基本的溝通和控制周圍的環(huán)境。在游戲和虛擬現(xiàn)實(VR)領域,非侵入式BCI可以提供更加沉浸式和互動式的體驗。此外,非侵入式BCI技術可用于監(jiān)測情緒和壓力水平,有助于心理健康管理。

隨著技術的成熟和用戶接受度的提高,非侵入式BCI市場預計將持續(xù)增長。尤其是在醫(yī)療、康復和消費電子產品領域,該技術具有巨大的潛力。但非侵入式BCI的精確度和實用性仍然面臨技術挑戰(zhàn)。同時,隨著其應用的擴展,還需解決相關的隱私和倫理問題。

作為一種新興技術,非侵入式腦機接口技術在未來的醫(yī)療健康、殘疾輔助、娛樂和心理健康等多個領域具有廣泛的應用前景。隨著技術進步和市場接受度的提高,它有望成為改變人們生活方式的重要工具。而非侵入式腦機接口技術與虛擬現(xiàn)實相結合,又會碰撞出怎么樣的火花?

2023年12月21日,在由芯原股份主辦的第二屆南渡江智慧醫(yī)療與康復產業(yè)高峰論壇上,杭州回車電子科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人、CTO童路遙進行了以《腦機接口與虛擬現(xiàn)實》為主題的分享。


回車科技的腦機VR:用“意念”驅動未來

回車電子涵蓋了從芯片到電極,再到最終產品的整個制造和研發(fā)鏈條,實現(xiàn)了在非侵入式腦機接口領域的全面的自主控制。公司在醫(yī)療領域主要為客戶提供腦機接口的硬件產品,包括數(shù)字療法和康復類企業(yè)。

2021年,回車電子與中科院半導體所合作,開發(fā)了非侵入式腦機接口的芯片,實現(xiàn)了國產替代。在電極領域,回車電子也遇到了類似侵入式電極的挑戰(zhàn),例如如何更好地植入、耐久性問題等。他們研發(fā)了一種針狀電極,主要用于采集毛發(fā)區(qū)域的信號?;剀囯娮拥膭傂允釥铍姌O能夠避免頭部的不適感,并且具有更高的耐用性。這種電極即使經(jīng)過三千次以上的按壓也不會斷裂,其導電層可以連續(xù)使用一年而不失效。

此外,由于回車電子研發(fā)了多款消費級產品,他們積累了大量的腦電數(shù)據(jù),并對這些數(shù)據(jù)進行了標記。截至今年年初,數(shù)據(jù)集已達到約400萬組。這些豐富的數(shù)據(jù)資源極大地提高了他們的算法精準度,為非侵入式腦機接口虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎。

童路遙介紹了回車電子所開發(fā)的一系列創(chuàng)新腦機接口產品,這些產品在行業(yè)內具有開創(chuàng)性,并致力于提高公眾對腦機接口技術的理解和接受度。

意念賽車:2014年,回車電子開發(fā)了一款意念賽車,主要面向科技館和展覽館。這款賽車利用用戶的注意力來控制速度,集中注意力時賽車運行得更快?;剀囯娮釉诙鄠€省級科技館的腦科學場館中展出了這款產品,通過它普及了腦機接口的知識。

腦機接口眼罩:2016年,回車電子推出了首款腦機接口眼罩,能夠根據(jù)腦電波采集數(shù)據(jù),利用人工智能技術幫助用戶更快入眠并在適當時喚醒。這款眼罩當年售出約十幾萬臺,成為國內銷量最大的腦機接口產品。

冥想頭環(huán):回車電子還開發(fā)了一款冥想頭環(huán),類似于運動手環(huán),用于記錄大腦訓練過程中的狀態(tài)變化,幫助用戶更有效地進行冥想訓練。

便攜式腦機接口設備:最近,回車電子推出了全球最小、最輕的腦機接口產品,重量僅為8克,戴在耳朵邊上。這款設備集成了腦電、心率、血管、體動、體溫等傳感器,可以連續(xù)使用48小時,充電后可使用約一個月。該產品設計輕巧,即使長時間佩戴也幾乎感覺不到,還具備防水功能。

心理減壓放松的腦機VR:2019年,回車電子與HTC合作,為貴州遵義市的每所學校配備了心理減壓放松的腦機VR設備,成為XR領域的一大項目。

認知訓練腦機接口設備:與虛之實合作,回車電子開發(fā)了用于認知訓練的腦機接口設備,這些設備涉及多方面的產品開發(fā)。

集成性更高的腦機接口設備:最近,回車電子推出了一款集成性更高的腦機接口設備,這款產品旨在為數(shù)字療法帶來更多優(yōu)勢。該設備不僅提供生理數(shù)據(jù)的測評體驗,還在訓練過程中提供生物反饋,以及訓練結束后生成的詳細報表,以支持數(shù)字療法在醫(yī)院的應用。

通過這些產品,童路遙和回車電子致力于推動腦機接口技術的發(fā)展和普及,為用戶提供更加豐富、高效的交互體驗。


未來:腦機VR的機遇和挑戰(zhàn)

腦機接口和虛擬現(xiàn)實的結合,開創(chuàng)了智慧醫(yī)療的新篇章。然而這兩項技術都處于技術成熟期,各自商業(yè)模式也在摸索中,兩者的結合也必然面臨著一系列的挑戰(zhàn)和機遇。

童路遙表示,在腦機VR領域,行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)包括三大方面:

專業(yè)醫(yī)療VR缺乏:目前市場上的VR產品主要針對消費領域,尚未有專門面向醫(yī)療領域的VR設備。這限制了其在醫(yī)療應用中的效果和普及。

產品設計局限:現(xiàn)有的VR產品設計主要是面向成人且偏向于游戲化。例如,針對失眠客戶的產品可能由于設計不當(如體積龐大的電池),不便于用戶躺臥使用。

數(shù)據(jù)的準確性和可靠性:腦機接口和VR結合的產品在數(shù)據(jù)準確性和可靠性方面仍需行業(yè)內更多的跟蹤研究和優(yōu)化。

展望未來,腦機接口的技術發(fā)展方向將會是設備更輕盈、內容生態(tài)更豐富和商業(yè)模式更加成熟。包括以下三大方向:

硬件的輕便化和舒適度提升:預計在未來幾年內,隨著XR產業(yè)的快速發(fā)展,腦機接口設備將變得更輕便(目前大約300克重量)和更舒適。

數(shù)據(jù)維度的豐富性:未來的腦機接口設備將能夠收集更多種類的生理參數(shù)數(shù)據(jù),為研究和應用提供更全面的數(shù)據(jù)支持。

商業(yè)模式的轉變:原本以醫(yī)院為主要客戶的模式正逐漸轉向家庭端。數(shù)字療法,特別是針對精神健康疾病的治療,不僅限于醫(yī)院,也適用于家庭環(huán)境。高價值的腦機設備被家庭用戶購買用于日常訓練,這可能是腦機接口與XR結合領域最近的一個商業(yè)爆發(fā)點。

總的來說,盡管腦機VR領域目前面臨一些挑戰(zhàn),特別是在專業(yè)醫(yī)療VR的缺乏和產品設計局限性方面,但隨著技術的進步和商業(yè)模式的轉變,這一領域有望迎來重大的發(fā)展和商業(yè)機遇。

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