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行业洞察 | 脑机接口,下一代智能机器人的风口?

发布时间 : 2022-09-23     阅读量 : 41

近期, Dogecoin DOGE / USD 创始人比利-马库斯发推特称,“如果你能够将大脑上传到云端再和自己的虚拟版本交谈,你们会成为朋友吗?”

对此马斯克回复道,“我已经做过了”。

众所周知,虚拟人风靡全球,比一线明星占的流量还要多。如此受欢迎的虚拟人,仍然没有思想,仅有肢体动作和识别能力,这离人们心中的“智能”机器人好像还很遥远。

人之所以称之为人,必然是由于因为有思考,脑机接口或许就是下一代虚拟人或者智能机器人的智能大脑库。不需要手动输入和语音输入,直接通过脑电帽就能与机器人交流,赋予他们思想、行为目的,指挥他们的身体,如同使用自己的身体一般得心应手。那么到底什么是脑机接口?

「脑机接口」

脑机接口,也称作“大脑端口”Direct Neural Interface或者“脑机融合感知”Brain-Machine Interface。是以计算机、电极、芯片等外部装置设备,代替神经、肌肉等常规中介,实现大脑与外界信息交互的新型通信控制技术,是一种颠覆传统人机交互的新型技术。

脑机接口技术融合了脑科学、神经科学、信息科学、材料科学、生物科学、系统科学、医学工程等多学科知识,将生物学意义上的大脑与人造的智能设备系统融为一体,以实时感知和翻译意识,实现机器与人类零距离的信息交换。

在单向脑机接口的情况下,计算机或者接受脑传来的命令,或者发送信号到脑(例如视频重建),但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。

近几年来,埃隆·马斯克投资的脑机接口公司Neuralink备受瞩目,2019年,Neuralink发布了微型芯片和手术机器人;2020年,Neuralink首次在动物身上实验,在三只小猪的头上植入了芯片和电极,成功读取脑电信号;2021年,Neuralink宣称希望通过脑机接口技术让瘫痪病人站起来。对比之前被谷歌 AI 伦理研究员 Blake Lemoine 声称 LaMDA 像人一样具有意识,脑机接口才真正的能够读懂人类意识,并且神经网络能够从脑电帽采集的脑电信号中学习人类的思维意识,情感判别或者行为动作,从而进一步成为“智能人”。

「广泛的应用领域」

医学领域

与其他生理信号相比,脑电信号可以提供更多深入、真实的情感信息。通过深度学习算法,提取脑电信号特征,能实现多种情绪(如悲伤、愤怒、恐惧、惊讶、愉悦、平静等) 的判断分析,从而用于辅助治疗抑郁症、焦虑症等精神类疾病,并研究其发病机制。

在精神疾病康复治疗方面,基于脑机接口的神经反馈训练可在抑郁症、焦虑症等治疗中发挥积极作用。例如马斯克旗下的Neuralink公司正在研究通过脑机接口技术解决精神分裂症和记忆力丧失等精神疾病。

国内方面,2020年12月,上海交通大学医学院附属瑞金医院脑机接口及神经调控中心正式成立,中心的第一个临床脑机接口研究项目“难治性抑郁症脑机接口神经调控治疗临床研究”同时启动,通过多模态情感脑机接口和脑深部电刺激方法治疗难治性抑郁症。下图是脑电情感识别的整个流程:左边是64导的脑电帽,中间是图卷积神经网络,右边是识别的情绪标签。

另外,脑机接口还可以应用于肢体运动障碍、癫痫等疾病的治疗。脑机接口的改善功效可用于脑外伤、脑卒中和癫痫等疾病的治疗。脑机接口的恢复功效可用于脑卒中后上下肢运动功能障碍的康复训练,通过主动康复训练促进运动皮层的神经可塑性,也可用于肌无力和脊髓损伤等疾病的恢复。脑机接口的替代功效可为肌萎缩侧索硬化症、闭锁综合征、重症肌无力或失语症等患者提供辅助性的工具以帮助其日常生活,如脑控假肢、脑控轮椅和脑机通信系统等。

军事领域

美国国防部研究表示,脑机接口在军事领域具有潜在的应用价值。借助于脑机接口,可以更好的进行军方秘密通信,有效的防止无线电间谍干扰,对于战略部署和作战方针达成共识。同时,脑机接口能够远程用意识知道战机或者坦克的运行,减少正面冲锋带来的伤亡代价。以此来看,未来战争的新格局或会被脑机接口技术打破。

教育领域

有研究者目前在研究学习情境下学生的神经生理活动,结合机器学习与深度学习等方法,尝试对注意力水平和脑力负荷等学生学习状态进行定量刻画,从而对每个学生提供定制化的个性化的学习方案,真正做到“因材施教”。同时还可以创建基于脑机接口的在线学习注意检测和预警系统,发现注意检测和预警系统的应用显著地提升了学生的学业表现。

娱乐生活

在娱乐游戏方面,脑机接口技术可以与虚拟现实(VR)技术相结合,通过佩戴在玩家头皮上的传感器采集大脑信号,然后将信号传输到计算机,由解码算法将信号转换为游戏中需要执行的指令,可以用“点子”来玩游戏,真正实现身临其境、感同身受的游戏体验。同时,脑机接口对于残障人士非常友好,可以扩大游戏客户群体。

脑机接口在各个领域的应用,都是真正有思维的智能机器人实现的基石,当这些基石铺垫的足够高的时候,也许一个庞大的具有意识的智能机器人就诞生了。

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