腦機接口人類智能操作系統 BrainOS發佈

日前，腦機接口創業企業BrainCo在位於美國波士頓的哈佛大學展示了BrainOS人類大腦智能操作系統的初步成果。這一發布,宣告了人機交互領域進入到了一種里程碑式的新階段。

過去不到十年間，手機作為人類的新器官似乎已經成為現實，我們迅速習慣了用手機社交、購物，紛爭和打發無聊時光。商業層面，移動互聯網取代PC互聯網這一場價值數萬億美元的“創造性破壞”，已經徹底改變了全球科技公司的力量版圖。

全球的BIG TECH們紛紛壓下重注，而“腦機接口”已經成為科技界被討論最多，最具潛力的方向之一。

顧名思義，腦機接口指的是在人類大腦與機器（包括智能硬件）、互聯網之間建立接口與橋樑，使得腦部的電信號可以直接與計算機電信號互動，從而使得大腦直接與虛擬世界連接，溝通。

這一技術最早於 1973 年由美國加州大學洛杉磯分校的威達爾教授提出，卻因當時計算機發展水平仍較為初級等原因，未能吸引較多關注。進入 21 世紀，計算機行業的迅速發展，用户對於人機交互更高效率的追求，使得針對腦機接口的研究再次被提上議程。

在手機成為人機交互的主渠道實現的這十年間，腦機接口的顛覆性更是引起了全球性的重視，許多科研團隊、互聯網巨頭都已在這一領域投入大量的資源。

“腦機接口”看似科幻，但其實並不遙遠。目前，受關注度最高的技術概念，是特斯拉創始人埃隆•馬斯克在 2019 年推出的 Neuralink 公司及其高帶寬腦機接口系統。根據資料顯示，該項目聲稱在一年內就能將芯片植入截癱病人的大腦，幫助其控制手機或電腦。

馬斯克興奮地發佈Neuralink以來， 其技術成果引發許多媒體的關注，也讓更多人根據科研論文、影像資料等媒介形式瞭解腦機接口技術。這其中，就有一支視頻被許多人觀看、分享，以此暢想未來人類通過大腦實現交互的場景。該視頻其實來自於一家中國的腦機接口公司 強腦科技（BrainCo）。最近，這家由哈佛大學腦科學中心研究員所組建的創業公司，也正式基於腦控萬物的構想，發佈了 BrainOS 腦機接口人類大腦智能操作系統。

中國團隊做的腦機接口，和馬斯克有什麼不同？

目前，腦機接口技術可被分為兩類。一類是 BMI（人腦-機器界面），另一類則是 BCI（人腦-計算機界面）。而根據系統與人腦的連接方式，又可被分為有創和無創腦機接口兩種類型。像前文提到的 Neuralink 公司，正是採用了有創腦機接口技術。該技術需要將電路、芯片通過開顱手術等方式植入人腦。

這一技術的優點是能夠直接從大腦皮層獲取信息，避免神經信號因顱骨阻隔而衰減。缺點也顯而易見：開顱手術仍存在風險，且植入的電極在一年後就會被疤痕組織所包圍，影響神經信號的傳輸。因此，有創腦機接口目前仍針對截癱病人等擁有特殊需求的人羣，難以普及。

而 BrainOS 系統，採用的卻是無創的非侵入式混合腦機接口技術。通過佩戴設備，系統可以收集、處理人體的腦電信號（EEG）和肌電信號（EMG）。這種方式對植入者身體不需要造成創口，從倫理上來説更容易被普通大眾接受，且維護成本較低。

BrainOS 背後的BrainCo 創立於 2015 年，是哈佛大學創新實驗室孵化的第一支華人團隊。創始人韓璧丞是哈佛大學腦科學中心博士，他是首位就腦機接口技術接受福布斯專訪的華人科學家，曾入選 2017 年 MIT《麻省理工科技評論》「中國 35 歲以下科技創新 35 人」。團隊經過哈佛大學孵化，並獲得中國電子、招商局資本、光大控股、騰訊聯合創始人、華登國際、鼎暉投資等機構投資，是近三年非侵入式腦機接口領域最大規模融資。

和 Neuralink 不同，BrainCo 已經基於無創腦機接口技術推出了可供商用的產品：用於智慧教育的Focus 專注力訓練設備和用於上肢殘疾人士的BrainRobotics智能仿生手。這兩款產品中的第一款可以利用腦電波神經反饋訓練來提升認知能力，追蹤專注力數據、並對其進行量化和提升。這款產品已經在北美許多知名中學、大學實驗室（如麻省理工學院媒體實驗室）試用，並收到了非常積極的反饋。BrainRobotics智能仿生手，開創了人類意識控制機械手的新時代，在CES（世界消費電子展）上屢獲殊榮，更是榮膺2019年美國《時代週刊》年度百大創新並且登上雜誌封面。

收集了人腦數據後，我們能用它來做什麼？

在 2019 年中科院的報告中，腦機接口被列為了人工智能的八大核心關鍵技術之一。但實際上，腦機接口應當是人工智能的下一代技術。原因在於，人工智能技術的目的是讓機器更聰明，而腦機接口的終極目標卻是對人類的增強，包括了智能機械義肢，神經調控及認知能力增強等多種賦能人類的應用。例如，BrainCo自主研發的“腦機接口+“自閉症腦訓練系統，是專門針對自閉症的核心社交障礙設計的精準類數字藥物產品，能夠直接對腦神經進行訓練，顯著提升行為干預的效果。該系統目前已經成功落地杭州。

而基於腦機接口的人機交互模式，正是腦機接口領域的重要研究方向之一。

人機物聯網曙光初現

出於對腦機接口的前瞻理解，BrainCo公司提出了從目前為大眾熟知的物聯網（IoT），進化到通過人工智能（AI）技術實現與智能設備交互的 AI 物聯網（AIoT），最後到通過人腦-機器界面（BMI）技術實現人機物聯網（BMIoT）的路徑。

BrainCo認為，有了它，人類與智能設備更加直接、直觀的交互，讓機器除了可以理解人類指令，還能瞭解人類身體狀態。

本次發佈會，BrainCo向外界展示了兩項預研中的產品，一個是“讀心術”——腦波成像技術，該技術可以利用腦電波的模式作為條件通過算法還原人眼所見或大腦中想象的圖景。之前要想還原人類大腦中的圖像，需要藉助核磁共振掃描儀器，通過記錄志願者觀看特定圖像的大腦反應與神經反應數據庫進行比對，通過算法還原來重構志願者看到的圖像。核磁共振技術是腦機接口技術一種實現方式，需要大型儀器配合完成腦部掃描。BrainCo展示的腦波成像技術只通過三個電極採集前額葉腦電波，配合算法可以實現初步實現腦波成像。

這項技術取得進展後，採用便攜式腦電檢測儀器直接讀取人類大腦中圖像將成為可能。

本次發佈會，BrainCo向外界呈現的第二項技術是隔空打字。BrainCo經過多年的研發，打造了一套成熟的肌電控制系統，這套系統可以採集前臂的手部運動肌肉羣EMG信號，處理並精確判定用户的手部運動意圖。這套肌電控制系統目前已經應用於BrainCo研發的智能仿生手，已經實現了幫助殘障女孩林安露實現了彈鋼琴的夢想。本次展示的是智能仿生手操作系統的升級版，可以更精準的識別人體的肌電信號，實現更多精細化隔空操控。

本次發佈會BrainOS 大腦智能操作系統，是一款以 BMIoT 作為核心理念研發的系統。這款系統可被分為兩部分，一個是應用腦機接口技術，使用户通過系統控制智能家居，車，手機等外部設備；另一個則是對用户狀態進行追蹤分析，提供干預和建議。

此次BrainOS 的概念發佈中，BrainCo 描述了未來腦控萬物的多個應用場景，從家居、出行、工作、運動、娛樂，到認知增強、工業、醫療康復，幾乎包含了現代生活的方方面面。

以工作場景為例。根據 BrainCo 的設想，通過結合 BrainOS 系統與各類智能終端，腦機接口技術將能有效地幫助人們提高工作效率，簡化各類操作。

當用户在使用手機時，具備腦機接口的設備可以偵測到用户的腦電信號，並將其直接輸送給智能終端，避免了用户的額外操作。比如當用户在忙碌工作時接到電話，就可以直接通過「想一想」的方式，用腦控選擇接聽或掛斷電話。更厲害的是，用户甚至可以通過特定手勢快速進入文字輸入模式，隔空輸入信息。

BrainOS 對於工作場景的優化並不停留於生產力層面。它也能幫助人們檢測精神狀態，在日常生活中提示用户壓力和焦慮感提升，並建議用户冥想放鬆。當系統進入休息模式後，BrainOS 可以根據用户腦電信號生成相應音樂，引導用户進入放鬆狀態。

在出行領域，BrainOS 可以與智能出行設備結合，為出行提供便利的同時，更有效的保證出行安全。當用户進入車庫，靠近車門，BrainOS 系統檢測處於車輛操控狀態，就能讓用户用大腦控制打開車門、啓動汽車、打開車庫門。

更重要的是，當用户在路上行駛時遇到緊急情況，設備能夠及時感知人躲避危險的意識，比人反應能更快做出剎車和相應規避動作，躲避危險和緊急情況。

從這部分構想中，我們可以看到BrainOS 的本質：無創腦機接口設備將成為目前越來越多的智能設備之間的橋樑。BrainOS 負責收集、“翻譯”人的腦電信號，並將它傳遞給機器，從而實現“腦控萬物”。

因此，這些構想的落地，既需要BrainOS自身的不斷研發迭代，也有賴於各領域品牌對於生態鏈的耕耘。目前這家公司已經拿到或正在申請多項與腦機接口相關的專利，其中就包括了基於腦電數據的汽車控制方法、基於腦波控制的智能輪椅，人體異常狀態監控等數十項與概念場景極其吻合的專利。

腦控萬物將是未來，這樣的技術不會只應用於少數領域，勢必將是結合了腦科技、芯片科技和數據科技的跨學科產業，可以預期將在多條技術路線，多種標準生態的博弈中不斷前行，但BrainOS在這一領域的前瞻佈局，已經使其成為難以忽視的核心玩家。

隨着腦機接口技術持續進步,未來將會有越來越多的企業投入到這一跨時代的人機交互實驗中,讓人類可以想得更快、更遠。