行業洞察 | 腦機介面,下一代智慧機器人的風口?

近期, Dogecoin DOGE / USD 創始人比利-馬庫斯發推特稱,“如果你能夠將大腦上傳到雲端再和自己的虛擬版本交談,你們會成為朋友嗎?”

對此馬斯克回覆道,“我已經做過了”。

行業洞察 | 腦機介面,下一代智慧機器人的風口?

眾所周知,虛擬人風靡全球,比一線明星佔的流量還要多。如此受歡迎的虛擬人,仍然沒有思想,僅有肢體動作和識別能力,這離人們心中的“智慧”機器人好像還很遙遠。

人之所以稱之為人,必然是由於因為有思考,腦機介面或許就是下一代虛擬人或者智慧機器人的智慧大腦庫。不需要手動輸入和語音輸入,直接透過腦電帽就能與機器人交流,賦予他們思想、行為目的,指揮他們的身體,如同使用自己的身體一般得心應手。那麼到底什麼是腦機介面?

腦機介面

腦機介面,也稱作“大腦埠”Direct Neural Interface或者“腦機融合感知”Brain-Machine Interface。

是以計算機、電極、晶片等外部裝置裝置,代替神經、肌肉等常規中介,實現大腦與外界資訊互動的新型通訊控制技術,是一種顛覆傳統人機互動的新型技術。

腦機介面技術融合了腦科學、神經科學、資訊科學、材料科學、生物科學、系統科學、醫學工程等多學科知識,將生物學意義上的大腦與人造的智慧裝置系統融為一體,以實時感知和翻譯意識,實現機器與人類零距離的資訊交換。

在單向腦機介面的情況下,計算機或者接受腦傳來的命令,或者傳送訊號到腦(例如影片重建),但不能同時傳送和接收訊號。而雙向腦機介面允許腦和外部裝置間的雙向資訊交換。

近幾年來,埃隆·馬斯克投資的腦機介面公司Neuralink備受矚目,2019年,Neuralink釋出了微型晶片和手術機器人;2020年,Neuralink首次在動物身上實驗,在三隻小豬的頭上植入了晶片和電極,成功讀取腦電訊號;2021年,Neuralink宣稱希望透過腦機介面技術讓癱瘓病人站起來。對比之前被谷歌 AI 倫理研究員 Blake Lemoine 聲稱 LaMDA 像人一樣具有意識,腦機接口才真正的能夠讀懂人類意識,並且神經網路能夠從腦電帽採集的腦電訊號中學習人類的思維意識,情感判別或者行為動作,從而進一步成為“智慧人”。

行業洞察 | 腦機介面,下一代智慧機器人的風口?

廣泛的應用領域

醫學領域

與其他生理訊號相比,腦電訊號可以提供更多深入、真實的情感資訊。透過深度學習演算法,提取腦電訊號特徵,能實現多種情緒(如悲傷、憤怒、恐懼、驚訝、愉悅、平靜等) 的判斷分析,從而用於輔助治療抑鬱症、焦慮症等精神類疾病,並研究其發病機制。

在精神疾病康復治療方面,基於腦機介面的神經反饋訓練可在抑鬱症、焦慮症等治療中發揮積極作用。

例如馬斯克旗下的Neuralink公司正在研究透過腦機介面技術解決精神分裂症和記憶力喪失等精神疾病。

國內方面,2020年12月,上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院腦機介面及神經調控中心正式成立,中心的第一個臨床腦機介面研究專案“難治性抑鬱症腦機介面神經調控治療臨床研究”同時啟動,透過多模態情感腦機介面和腦深部電刺激方法治療難治性抑鬱症。下圖是腦電情感識別的整個流程:左邊是64導的腦電帽,中間是圖卷積神經網路,右邊是識別的情緒標籤。

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另外,腦機介面還可以應用於肢體運動障礙、癲癇等疾病的治療。腦機介面的改善功效可用於腦外傷、腦卒中和癲癇等疾病的治療。

腦機介面的恢復功效可用於腦卒中後上下肢運動功能障礙的康復訓練,透過主動康復訓練促進運動皮層的神經可塑性,也可用於肌無力和脊髓損傷等疾病的恢復。腦機介面的替代功效可為肌萎縮側索硬化症、閉鎖綜合徵、重症肌無力或失語症等患者提供輔助性的工具以幫助其日常生活,如腦控假肢、腦控輪椅和腦機通訊系統等。

軍事領域

美國國防部研究表示,腦機介面在軍事領域具有潛在的應用價值。

藉助於腦機介面,可以更好的進行軍方秘密通訊,有效的防止無線電間諜干擾,對於戰略部署和作戰方針達成共識。

同時,腦機介面能夠遠端用意識知道戰機或者坦克的執行,減少正面衝鋒帶來的傷亡代價。以此來看,未來戰爭的新格局或會被腦機介面技術打破。

教育領域

有研究者目前在研究學習情境下學生的神經生理活動,結合機器學習與深度學習等方法,

嘗試對注意力水平和腦力負荷等學生學習狀態進行定量刻畫,從而對每個學生提供定製化的個性化的學習方案,真正做到“因材施教”。

同時還可以建立基於腦機介面的線上學習注意檢測和預警系統,發現注意檢測和預警系統的應用顯著地提升了學生的學業表現。

娛樂生活

在娛樂遊戲方面,腦機介面技術可以與虛擬現實(VR)技術相結合,透過佩戴在玩家頭皮上的感測器採集大腦訊號,然後將訊號傳輸到計算機,由解碼演算法將訊號轉換為遊戲中需要執行的指令,可以用“點子”來玩遊戲,

真正實現身臨其境、感同身受的遊戲體驗。

同時,腦機介面對於殘障人士非常友好,可以擴大遊戲客戶群體。

腦機介面在各個領域的應用,都是真正有思維的智慧機器人實現的基石,當這些基石鋪墊的足夠高的時候,也許一個龐大的具有意識的智慧機器人就誕生了。