腦波控制技術(shù)再現(xiàn)魔幻引發(fā)人機(jī)交互模式革命

僅僅在腦子里想一想就能夠控制電子裝置或者機(jī)械設(shè)備，這無疑將人和機(jī)器之間的距離縮短到了最近，連所謂人機(jī)界面是否還有必要存在都成了一個問題。這就是為什幺當(dāng)人們第一次走進(jìn)跟腦控技術(shù)有關(guān)的公司時，都會迫不及待地希望試用他們的產(chǎn)品，體驗(yàn)一下用大腦意識實(shí)現(xiàn)控制是什幺感覺。

就算你能夠同意“任何非常先進(jìn)的技術(shù)，初看都與魔法無異”，這句話被神念科技放在了公司網(wǎng)站的顯著位置上，但“腦控”這種技術(shù)聽起來還是比魔法還顯得魔法。

這種聽起來十分玄妙的腦波控制技術(shù)，說白了其實(shí)并不深奧。19世紀(jì)末，德國生物學(xué)家漢斯伯格觀察到電鰻自體會產(chǎn)生電流，這個現(xiàn)象啟發(fā)了他，覺得人體也必然有類似現(xiàn)象發(fā)生，從而發(fā)現(xiàn)了人腦中微弱的電流。而腦波的生理電位通常十分微弱，大約在5～30uV左右，屬于0.5～60Hz的交流信號。

此外，腦電會隨著人的不同情緒與身心狀態(tài)而改變，并且只有在人腦死亡后才會停止，所以通過獲取腦電信號并加以解碼分析，就能夠獲得一系列信息。人的大腦是由數(shù)以萬計的針尖大小的神經(jīng)交錯構(gòu)成的，神經(jīng)相互作用時，腦電波模式就釋放出這些神經(jīng)元之間透露的思維信息。不同的神經(jīng)活動會產(chǎn)生不同的腦波模式，不同的腦波模式會發(fā)出不同頻率的腦電波，從而表現(xiàn)為不同的大腦狀態(tài)。

讀懂腦電波

2008年，比爾蓋茨在接受BBC采訪時曾表示：“人機(jī)互動模式在未來5年內(nèi)將會有很大改觀”，他預(yù)言電腦的鍵盤和鼠標(biāo)將會在未來逐步會被更為自然、更具有直覺性的手段代替。蓋茨的預(yù)言在大眾消費(fèi)市場上被蘋果率先實(shí)現(xiàn)。

這兩年，腦波控制技術(shù)(Mind-control Technology)這種聽起來頗像“特異功能”的人機(jī)交互方式開始悄悄冒頭，或許有一天你根本不必通過語言對機(jī)器發(fā)出指令，而只需要不動聲色地在頭腦中想一想，便可達(dá)成相關(guān)任務(wù)。

腦立方

而人腦平均每天產(chǎn)生7萬個想法，每一次神經(jīng)活動時都會產(chǎn)生輕微的放電，放出的電通過腦電波技術(shù)(醫(yī)學(xué)上稱為腦電圖)就可以測量得到。不過，單個神經(jīng)產(chǎn)生的腦電很難隔著頭皮測量。因此，對情緒狀態(tài)的判斷是根據(jù)許多神經(jīng)共同放電產(chǎn)生的集體神經(jīng)活動得來。最終，通過特定算法技術(shù)就能把這些具體情緒狀態(tài)解讀出來。

當(dāng)然，目前技術(shù)的水平還停留在讀懂龐大信息流中情緒狀態(tài)的層面，比如喜歡、不喜歡、專注等狀態(tài)。經(jīng)過一個世紀(jì)的實(shí)驗(yàn)，神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的專家們已經(jīng)定義了大腦中控制具體活動的部位，比如人大腦前額處的皮質(zhì)能夠產(chǎn)生更高級的思維，人的情緒、精神狀態(tài)及專注狀態(tài)都受這個區(qū)域的控制，這個區(qū)域被稱為大腦的FP1區(qū)域。正是因?yàn)榇竽X可以隨狀態(tài)而波動，并已被確定為集中在FP1區(qū)域，才使得人們對腦波的開發(fā)和運(yùn)用不僅僅局限在醫(yī)療領(lǐng)域，把意念控制機(jī)器的可能性變成現(xiàn)實(shí)，讓人們在娛樂、教育、健康等領(lǐng)域感受腦波的神奇和能量。

腦控技術(shù)商業(yè)化之路

人體具有四種類型的生物電，分別是心電、腦電、肌肉電以及眼電，其中以心電最為容易監(jiān)測，而腦電由于受到質(zhì)地堅硬致密的頭骨包裹而極難被捕捉。腦電的強(qiáng)度比心電弱1000倍，加之人們生活中又存在諸多干擾源，這使得獲取腦電信號就如同在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的飛機(jī)引擎旁想要聽清人說話一樣困難。因此，對腦電進(jìn)行監(jiān)測一直是高級科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的專利。可是，該如何在普通的消費(fèi)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對腦波的測量和解讀呢?要在大眾消費(fèi)市場推廣應(yīng)用，醫(yī)院里測量腦電波的方式，在頭上涂滿導(dǎo)電膠、裝上十幾個電極探頭的檢測方式顯然過于理想化。

類似神念科技這樣公司的使命，正是讓原本只用于醫(yī)療的腦波傳感器技術(shù)進(jìn)入大眾消費(fèi)市場，而非僅僅局限在醫(yī)院里。就像電子血壓計的家庭普及過程一樣，腦控技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品的民用化和商用化也需要更為簡易的使用方法和相當(dāng)長的市場培育期。在電子血壓計出現(xiàn)之前，測量血壓的主要途徑是通過汞柱血壓計，汞柱血壓計不僅需要專業(yè)人士的聽診、病患雙方的配合，還因?yàn)楸恐囟槐銛y帶，這導(dǎo)致血壓計一度難以進(jìn)入家庭，而電子血壓計憑借親民的價格，通過簡單易行、直白易懂的測量方式和結(jié)果顯示，成為現(xiàn)代家庭的常用家電。

腦波傳感技術(shù)也面臨著極其類似的問題，而其所面臨的技術(shù)障礙則更高。除了此前提到的由于所有電氣設(shè)備都會產(chǎn)生不同程度的干擾，腦電波測量必須在一個與外界十分隔離的環(huán)境中之外，為了提高腦電波信號的質(zhì)量，傳感器通常要使用醫(yī)用凝膠以提高導(dǎo)電性。而大部分普通人家里都沒有一間無任何照明和電子設(shè)備的房間，且大多數(shù)人也不愿意每次使用腦電波設(shè)備時都往頭上涂一層濕乎乎的醫(yī)用凝膠。

成功案例：

(1)美泰公司的MindFlex意念控制玩具

利用腦波控制立體區(qū)域。利用大腦控制海綿球在空中的高度，用念力控制氣墊上小球懸浮的高度，并使之在充滿障礙的迷宮中前行。這是一款獲得許多獎項(xiàng)的玩具，并曾以零售價四倍的價格在亞馬遜網(wǎng)上出售。美國時代周刊將其列入100個最偉大的玩具之一。

(2)高爾夫被廣泛稱之為“心智游戲”，高爾夫球運(yùn)動員都知道自己的心態(tài)能是最佳盟友，也能是最壞的敵人。BrainAthlete Golf Trainer在高爾夫球帽中采用NeuroSky(神念科技)的ThinkGear技術(shù)，可以幫助高爾夫運(yùn)動員檢測到他們的放松和集中程度。以NeuroSky(神念科技)的研究為基礎(chǔ)，通過與美國奧林匹克劍術(shù)團(tuán)隊的合作，BrainAthlete Golf Trainer可以幫助高爾夫球運(yùn)動員調(diào)整到最適合比賽的大腦狀態(tài)。 BrainAthlete目前只在日本出售。

(3)XWave耳機(jī)采用了腦電波技術(shù)，應(yīng)用在iPhone， iPad 和 iPod Touch 上。 從iTunes應(yīng)用程序商店里可以下載得到一系列應(yīng)用程序，這些程序可以讓你隨時隨地對大腦進(jìn)行鍛煉，充電及娛樂。

腦電波走向消費(fèi)類應(yīng)用

作為一家獨(dú)立技術(shù)接口提供商，神念科技明白腦控技術(shù)目前的成熟度并不適合單槍匹馬打入大眾消費(fèi)市場，更現(xiàn)實(shí)的方法是，首先進(jìn)入一些有著特殊需求的細(xì)分市場，并與成熟品牌進(jìn)行跨界合作和技術(shù)加載。神念科技公司創(chuàng)始人CEO Stanley Yang從Xilinx辭去高管職位時，他和技術(shù)伙伴們就已經(jīng)確定了商用化腦波產(chǎn)品的創(chuàng)業(yè)方向，2009年第一款玩具類產(chǎn)品意念小球推向市場，在美國供售出100多萬套，是當(dāng)年亞馬遜圣誕節(jié)玩具銷量冠軍。

目前，運(yùn)用腦控技術(shù)的產(chǎn)品多圍繞四個領(lǐng)域展開——教育產(chǎn)業(yè)、健康產(chǎn)業(yè)、娛樂產(chǎn)業(yè)和競技體育領(lǐng)域。由于腦控技術(shù)可以將人類的情緒狀態(tài)以直觀的圖形方式展現(xiàn)在PC上，并且人們通過一定時間的訓(xùn)練和鍛煉，情緒狀態(tài)能達(dá)到所需，所以那些對注意力保持有特別需求的領(lǐng)域會首先求助于腦波技術(shù)。

比如美國、韓國和歐洲一些國家的專業(yè)射箭運(yùn)動員就在使用腦控產(chǎn)品來練習(xí)大腦的精神集中度。對于射箭和射擊運(yùn)動員而言，肌肉、力量和身體素質(zhì)并非獲勝的首要因素，在競技比賽中他們能否保持良好的定力和注意力才是制勝關(guān)鍵，因此相關(guān)的腦控產(chǎn)品會幫助分析運(yùn)動員成績好與壞時，其腦電波狀態(tài)的差異，進(jìn)而進(jìn)行有針對性的反復(fù)訓(xùn)練，以提高成績。

除了針對專業(yè)運(yùn)動員開發(fā)的腦控產(chǎn)品外，還有為廣大瑜伽、禪修愛好者提供的輔助工具。以前禪修師傅并不能確切地知道弟子“悟”到什幺程度了，但現(xiàn)在師傅可以告訴弟子“悟”的狀態(tài)是什幺樣的，這就要依賴數(shù)字化的溝通渠道——腦電波的波形，以此“悟”的過程可能相應(yīng)縮短。當(dāng)然這些應(yīng)用還相對小眾，能否進(jìn)入消費(fèi)電子市場，成為普通人生活的一部分，才是腦控技術(shù)能否取得巨大成功的基礎(chǔ)。

你是否想過坐在電影院里的觀眾能決定電影的最終結(jié)局?“在3D眼鏡中加入腦波監(jiān)測儀，電影會有不同的情節(jié)發(fā)展方向，而這取決于當(dāng)時大多數(shù)觀眾的情緒反應(yīng)。”當(dāng)神念科技大中華區(qū)總裁張彤講到這項(xiàng)應(yīng)用時，有些掩飾不住的興奮，“現(xiàn)在國際大型電影廠商已經(jīng)開始進(jìn)行這項(xiàng)技術(shù)接觸，如果談判成功，今后制片方制作的電影都會有多版本的結(jié)局”。

現(xiàn)在，英國一家小公司已經(jīng)推出了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)性產(chǎn)品——Mind Play，當(dāng)用戶在電腦上觀看一些短片時，所佩戴的Mind Play會監(jiān)測用戶的大腦狀態(tài)，從而在多種結(jié)局中選擇播放用戶期望看到的。

除了這種實(shí)驗(yàn)性產(chǎn)品，還有相對成熟的已上市產(chǎn)品——海爾卡薩蒂腦力波電視，它試圖把孩子們從大量鼠標(biāo)點(diǎn)擊游戲上帶回到電視機(jī)前：孩子在玩電視中的腦力螞蟻游戲時，必須提高專注力程度，能量條代表專注力集中程度，當(dāng)能量條升高到一定程度時，螞蟻才會向前推動食物，只有持續(xù)保持專注力在較高水平，螞蟻?zhàn)罱K才能沖關(guān)成功。這款云電視從去年8月份起批量生產(chǎn)，神念科技提供了背后的腦波技術(shù)支持方案，從確定創(chuàng)意到研發(fā)生產(chǎn)僅用了半年時間。

去年2月的一天，海爾給神念科技大中華地區(qū)總裁張彤打去電話，邀約見面談項(xiàng)目。“當(dāng)時，我們進(jìn)入中國只有2年時間，腦波耳機(jī)應(yīng)用都在PC端，在海爾之前，還沒有電視廠商有過這樣的想法，我們也沒想象過能夠把核心技術(shù)產(chǎn)品融入到家電當(dāng)中。”張彤說。見面時，張彤和技術(shù)人員向海爾展示了一些他們認(rèn)為合適的產(chǎn)品，但海爾和他們一樣，也沒有明確的方向。這次頭腦風(fēng)暴過后，海爾提出想要把電視打造成健康游戲平臺，并在去年8月17日敲定了合作方案。最終，雙方共十幾個工程師在短時間內(nèi)研發(fā)出六款腦電波游戲，并完成了改變分辨率、接口及驅(qū)動等接入工程。

海爾腦力波電視

通過接入神念科技的MindReader腦波耳機(jī)，檢測到用戶的腦電波信號，不同的腦波模式代表用戶處于不同的思維狀態(tài)，MindReader可以識別出用戶所處的狀態(tài)并將其轉(zhuǎn)化成電視可以識別的數(shù)字信號。當(dāng)人根據(jù)MindReader要求產(chǎn)生特定的腦電波時，就會不自覺地強(qiáng)化有意的大腦狀態(tài)的神經(jīng)群之間的聯(lián)系。通過這樣的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，海爾云電視的用戶可以與電視進(jìn)行腦波互動，在游戲的同時，還能幫助孩子訓(xùn)練專注能力和放松能力。

對神念科技來說，與海爾的合作使其意識到，在處于家庭娛樂中心的智能電視市場，腦波技術(shù)有著非常大的開發(fā)空間。比如運(yùn)用最新的心電檢測技術(shù)進(jìn)行個性化識別，將心電芯片嵌入遙控器中，使不同的人拿著遙控器的時候，遙控器都能識別出用戶，進(jìn)而列出相應(yīng)的偏好節(jié)目單;根據(jù)人的情緒狀態(tài)來改變電視上的電影情節(jié)，即讓觀眾參與到電影或視頻中，由觀眾來決定電影的情節(jié)或結(jié)局;再比如根據(jù)用戶的大腦狀態(tài)定義喜歡的節(jié)目，技術(shù)檢測到人在看電視節(jié)目或廣告時的狀態(tài)，自動對這些節(jié)目進(jìn)行打分，反饋給廣告制作商或電影制片商參考等等。這些聽起來天方夜譚般的暢想正在一項(xiàng)項(xiàng)被更多人接受、使用，并融入人們的日常生活中。

神念科技在中國已開設(shè)了辦公室，并對腦控產(chǎn)品進(jìn)行了一系列本地化。為打開中國市場，神念科技選取的切口是教育產(chǎn)業(yè)——針對學(xué)齡兒童注意力不集中等問題，通過游戲方式進(jìn)行訓(xùn)練與糾正。顯然這一產(chǎn)品具有鮮明的中國特色，也讓我們對他們的商業(yè)能力有深刻的印象。

由人機(jī)接口到腦控接口

神念科技是全球第一家將復(fù)雜的腦電波監(jiān)測技術(shù)集成為單芯片系統(tǒng)的技術(shù)提供商，它從2005年開始，花了將近4年研發(fā)出了第一塊芯片，其用于第二代芯片的更新的時間不到兩年;之后相隔不到1年，第三代芯片便推出了。更新?lián)Q代速度的提高，使得應(yīng)用腦控技術(shù)的產(chǎn)品數(shù)量也出現(xiàn)爆發(fā)式增長。它目前掌握的技術(shù)已經(jīng)可以將龐大的檢測儀縮小為一個指甲蓋大小的傳感器ASIC芯片，并植入MindReader耳機(jī)，用戶把它放置在前額處，就可以檢測到腦波信息，且不用任何凝膠，即便在嘈雜的環(huán)境中，準(zhǔn)確性甚至可以達(dá)到專業(yè)降噪的96%。通過這款意念耳機(jī)，它就可以單向?qū)Υ竽X狀態(tài)進(jìn)行即時測量和信息反饋。這就為腦電波控制的商業(yè)化打下了技術(shù)基礎(chǔ)。在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，隨著人機(jī)接口(HID)變得越來越多元化，用戶不僅可以通過鼠標(biāo)、鍵盤、USB、觸摸屏與機(jī)器連接和互動，如今還可以通過腦控接口(BCI，Brain Control Interface)使大腦與機(jī)器進(jìn)行溝通。

而讓腦波傳感技術(shù)進(jìn)入大眾市場，更為重要的問題在于，它能為普通人做什幺?因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)從人體腦電波中解析出來的信息，反映的是人們的情緒和精神的集中度，人類目前還達(dá)不到分析腦電波具體含義的程度，或者說，腦電波檢測的是人們的思維狀態(tài)而非具體內(nèi)容，普通人需要經(jīng)過一段時間的專業(yè)訓(xùn)練，才能適應(yīng)并且使用來自自己腦部的信號。盡管業(yè)界都認(rèn)可以腦機(jī)接口作為更為友好的界面，是人機(jī)交互進(jìn)程中不可避免的下一站，但如何找到進(jìn)入商用化、民用化的準(zhǔn)確切口，是所有腦控技術(shù)廠商和內(nèi)容提供者急切想知道的。就像3D電視在家用推廣中，選擇了從球賽節(jié)目入手一樣，腦控技術(shù)也需要一個進(jìn)入人們?nèi)粘Ｉ畹娜肟凇?/p>

《納斯達(dá)克》雜志在2011年為蘋果列出了十大競爭對手，其中除了亞馬遜、谷歌和Facebook這些巨無霸級的對手外，還有神念科技這家此前名不見經(jīng)傳的公司。而它被選入列的原因，就在于腦波控制這種新的人機(jī)交互方式正在向蘋果公司所擅長的人機(jī)界面發(fā)出了挑戰(zhàn)，可見盡管腦控技術(shù)剛露崢嶸，但其潛在的顛覆性，讓產(chǎn)業(yè)玩家們都不敢小覷。從人機(jī)交互的進(jìn)程看，在鍵盤鼠標(biāo)控制、觸摸屏?xí)鴮?、語音識別之后，腦波控制非?？赡苁俏磥砣藱C(jī)交互的終極界面之一。

如今，蘋果、谷歌和Facebook及其各自產(chǎn)業(yè)鏈上的公司已經(jīng)形成了互聯(lián)網(wǎng)世界的移動終端、流量入口和社交網(wǎng)絡(luò)的三大陣營，它們各自所坐擁的資源不盡相同，但看起來這幾家大公司所提供的不同平臺已經(jīng)基本奠定了競爭格局。不過，一旦腦控作為人機(jī)互動的終極形式，勢必會引發(fā)互聯(lián)網(wǎng)世界“基礎(chǔ)設(shè)施”的根本改變。iPhone 4S里加載的語音識別和搜索應(yīng)用——Siri，就引來業(yè)界對谷歌搜索霸主地位可能不再的恐慌。同樣，如果腦波控制一旦成為和觸摸屏一樣的普及應(yīng)用時，產(chǎn)業(yè)既有各大勢力必會重新洗牌，勢必會波及其它行業(yè)以及人們的生活。

雖然目前人機(jī)交互的演進(jìn)過程仍處在語音識別的起步階段，但很多公司已經(jīng)開始布局代表未來的人機(jī)互動技術(shù)。在腦波控制領(lǐng)域，神念科技并不是孤獨(dú)的前行者。Emotive和OCZ兩家公司同樣是行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)提供商，但這兩者選擇的路徑與神念科技不盡相同，“如果你只是想要一個玩具，那幺就沒必要使用過分精密的腦控監(jiān)測儀器;如果你是一個想和現(xiàn)實(shí)世界及多媒體進(jìn)行互動的成年人，那幺你可能需要一個更為復(fù)雜的工作平臺。”Emotive聯(lián)合創(chuàng)始人譚樂在接受《福布斯》雜志采訪時如是說。但現(xiàn)實(shí)是，Emotive在出售商品時會附送一瓶膠水，用于將監(jiān)測儀器貼在頭上，僅這一點(diǎn)，可能就會把一些用戶擋在門外。不過，無論是走便攜簡潔路線的神念科技，還是堅持技術(shù)派的Emotive，都在為人機(jī)交互革 命而努力。