就算你能夠同意“任何非常先進的技術,初看都與魔法無異”,這句話被神念科技放在了公司網站的顯著位置上,但“腦控”這種技術聽起來還是比魔法還顯得魔法。僅僅在腦子里想一想就能夠控制電子裝置或者機械設備,這無疑將人和機器之間的距離縮短到了最近,連所謂人機界面是否還有必要存在都成了一個問題。這就是為什幺當人們第一次走進跟腦控技術有關的公司時,都會迫不及待地希望試用他們的產品,體驗一下用大腦意識實現控制是什幺感覺。
讀懂腦電波
2008年,比爾蓋茨在接受BBC采訪時曾表示:“人機互動模式在未來5年內將會有很大改觀”,他預言電腦的鍵盤和鼠標將會在未來逐步會被更為自然、更具有直覺性的手段代替。蓋茨的預言在大眾消費市場上被蘋果率先實現。這兩年,腦波控制技術(Mind-control Technology)這種聽起來頗像“特異功能”的人機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器發出指令,而只需要不動聲色地在頭腦中想一想,便可達成相關任務。
這種聽起來十分玄妙的腦波控制技術,說白了其實并不深奧。19世紀末,德國生物學家漢斯伯格觀察到電鰻自體會產生電流,這個現象啟發了他,覺得人體也必然有類似現象發生,從而發現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。人的大腦是由數以萬計的針尖大小的神經交錯構成的,神經相互作用時,腦電波模式就釋放出這些神經元之間透露的思維信息。不同的神經活動會產生不同的腦波模式,不同的腦波模式會發出不同頻率的腦電波,從而表現為不同的大腦狀態。
腦立方
而人腦平均每天產生7萬個想法,每一次神經活動時都會產生輕微的放電,放出的電通過腦電波技術(醫學上稱為腦電圖)就可以測量得到。不過,單個神經產生的腦電很難隔著頭皮測量。因此,對情緒狀態的判斷是根據許多神經共同放電產生的集體神經活動得來。最終,通過特定算法技術就能把這些具體情緒狀態解讀出來。當然,目前技術的水平還停留在讀懂龐大信息流中情緒狀態的層面,比如喜歡、不喜歡、專注等狀態。經過一個世紀的實驗,神經系統科學領域的專家們已經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能夠產生更高級的思維,人的情緒、精神狀態及專注狀態都受這個區域的控制,這個區域被稱為大腦的FP1區域。正是因為大腦可以隨狀態而波動,并已被確定為集中在FP1區域,才使得人們對腦波的開發和運用不僅僅局限在醫療領域,把意念控制機器的可能性變成現實,讓人們在娛樂、教育、健康等領域感受腦波的神奇和能量。
腦控技術商業化之路
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測,而腦電由于受到質地堅硬致密的頭骨包裹而極難被捕捉。腦電的強度比心電弱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轉的飛機引擎旁想要聽清人說話一樣困難。因此,對腦電進行監測一直是高級科學實驗室的專利。可是,該如何在普通的消費環境中,實現對腦波的測量和解讀呢?要在大眾消費市場推廣應用,醫院里測量腦電波的方式,在頭上涂滿導電膠、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療的腦波傳感器技術進入大眾消費市場,而非僅僅局限在醫院里。就像電子血壓計的家庭普及過程一樣,腦控技術應用產品的民用化和商用化也需要更為簡易的使用方法和相當長的市場培育期。在電子血壓計出現之前,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人士的聽診、病患雙方的配合,還因為笨重而不便攜帶,這導致血壓計一度難以進入家庭,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果顯示,成為現代家庭的常用家電。
腦波傳感技術也面臨著極其類似的問題,而其所面臨的技術障礙則更高。除了此前提到的由于所有電氣設備都會產生不同程度的干擾,腦電波測量必須在一個與外界十分隔離的環境中之外,為了提高腦電波信號的質量,傳感器通常要使用醫用凝膠以提高導電性。而大部分普通人家里都沒有一間無任何照明和電子設備的房間,且大多數人也不愿意每次使用腦電波設備時都往頭上涂一層濕乎乎的醫用凝膠。
成功案例
美泰公司的MindFlex意念控制玩具
利用腦波控制立體區域。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的玩具,并曾以零售價四倍的價格在亞馬遜網上出售。美國時代周刊將其列入100個最偉大的玩具之一。
BrainAthlete Golf Trainer
高爾夫被廣泛稱之為“心智游戲”,高爾夫球運動員都知道自己的心態能是最佳盟友,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,可以幫助高爾夫運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,通過與美國奧林匹克劍術團隊的合作,BrainAthlete Golf Trainer可以幫助高爾夫球運動員調整到最適合比賽的大腦狀態。 BrainAthlete目前只在日本出售。
PLX XWave
XWave耳機采用了腦電波技術,應用在iPhone, iPad 和 iPod Touch 上。 從iTunes應用程序商店里可以下載得到一系列應用程序,這些程序可以讓你隨時隨地對大腦進行鍛煉,充電及娛樂。
由人機接口到腦控接口
神念科技是全球第一家將復雜的腦電波監測技術集成為單芯片系統的技術提供商,它從2005年開始,花了將近4年研發出了第一塊芯片,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。更新換代速度的提高,使得應用腦控技術的產品數量也出現爆發式增長。它目前掌握的技術已經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,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,即便在嘈雜的環境中,準確性甚至可以達到專業降噪的96%。通過這款意念耳機,它就可以單向對大腦狀態進行即時測量和信息反饋。這就為腦電波控制的商業化打下了技術基礎。在技術應用領域,隨著人機接口(HID)變得越來越多元化,用戶不僅可以通過鼠標、鍵盤、USB、觸摸屏與機器連接和互動,如今還可以通過腦控接口(BCI,Brain Control Interface)使大腦與機器進行溝通。
而讓腦波傳感技術進入大眾市場,更為重要的問題在于,它能為普通人做什幺?因為現有技術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而非具體內容,普通人需要經過一段時間的專業訓練,才能適應并且使用來自自己腦部的信號。盡管業界都認可以腦機接口作為更為友好的界面,是人機交互進程中不可避免的下一站,但如何找到進入商用化、民用化的準確切口,是所有腦控技術廠商和內容提供者急切想知道的。就像3D電視在家用推廣中,選擇了從球賽節目入手一樣,腦控技術也需要一個進入人們日常生活的入口。
《納斯達克》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交互方式正在向蘋果公司所擅長的人機界面發出了挑戰,可見盡管腦控技術剛露崢嶸,但其潛在的顛覆性,讓產業玩家們都不敢小覷。從人機交互的進程看,在鍵盤鼠標控制、觸摸屏書寫、語音識別之后,腦波控制非常可能是未來人機交互的終極界面之一。
如今,蘋果、谷歌和Facebook及其各自產業鏈上的公司已經形成了互聯網世界的移動終端、流量入口和社交網絡的三大陣營,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基本奠定了競爭格局。不過,一旦腦控作為人機互動的終極形式,勢必會引發互聯網世界“基礎設施”的根本改變。iPhone 4S里加載的語音識別和搜索應用——Siri,就引來業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用時,產業既有各大勢力必會重新洗牌,勢必會波及其它行業以及人們的生活。
雖然目前人機交互的演進過程仍處在語音識別的起步階段,但很多公司已經開始布局代表未來的人機互動技術。在腦波控制領域,神念科技并不是孤獨的前行者。Emotive和OCZ兩家公司同樣是行業內領先的技術提供商,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測儀器;如果你是一個想和現實世界及多媒體進行互動的成年人,那幺你可能需要一個更為復雜的工作平臺。”Emotive聯合創始人譚樂在接受《福布斯》雜志采訪時如是說。但現實是,Emotive在出售商品時會附送一瓶膠水,用于將監測儀器貼在頭上,僅這一點,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,還是堅持技術派的Emotive,都在為人機交互革 命而努力。
腦電波走向消費類應用
作為一家獨立技術接口提供商,神念科技明白腦控技術目前的成熟度并不適合單槍匹馬打入大眾消費市場,更現實的方法是,首先進入一些有著特殊需求的細分市場,并與成熟品牌進行跨界合作和技術加載。神念科技公司創始人CEO Stanley Yang從Xilinx辭去高管職位時,他和技術伙伴們就已經確定了商用化腦波產品的創業方向,2009年第一款玩具類產品意念小球推向市場,在美國供售出100多萬套,是當年亞馬遜圣誕節玩具銷量冠軍。目前,運用腦控技術的產品多圍繞四個領域展開——教育產業、健康產業、娛樂產業和競技體育領域。由于腦控技術可以將人類的情緒狀態以直觀的圖形方式展現在PC上,并且人們通過一定時間的訓練和鍛煉,情緒狀態能達到所需,所以那些對注意力保持有特別需求的領域會首先求助于腦波技術。
比如美國、韓國和歐洲一些國家的專業射箭運動員就在使用腦控產品來練習大腦的精神集中度。對于射箭和射擊運動員而言,肌肉、力量和身體素質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鍵,因此相關的腦控產品會幫助分析運動員成績好與壞時,其腦電波狀態的差異,進而進行有針對性的反復訓練,以提高成績。除了針對專業運動員開發的腦控產品外,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,但現在師傅可以告訴弟子“悟”的狀態是什幺樣的,這就要依賴數字化的溝通渠道——腦電波的波形,以此“悟”的過程可能相應縮短。當然這些應用還相對小眾,能否進入消費電子市場,成為普通人生活的一部分,才是腦控技術能否取得巨大成功的基礎。
你是否想過坐在電影院里的觀眾能決定電影的最終結局?“在3D眼鏡中加入腦波監測儀,電影會有不同的情節發展方向,而這取決于當時大多數觀眾的情緒反應。”當神念科技大中華區總裁張彤講到這項應用時,有些掩飾不住的興奮,“現在國際大型電影廠商已經開始進行這項技術接觸,如果談判成功,今后制片方制作的電影都會有多版本的結局”。現在,英國一家小公司已經推出了相關的實驗性產品——Mind Play,當用戶在電腦上觀看一些短片時,所佩戴的Mind Play會監測用戶的大腦狀態,從而在多種結局中選擇播放用戶期望看到的。
除了這種實驗性產品,還有相對成熟的已上市產品——海爾卡薩蒂腦力波電視,它試圖把孩子們從大量鼠標點擊游戲上帶回到電視機前: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,只有持續保持專注力在較高水平,螞蟻最終才能沖關成功。這款云電視從去年8月份起批量生產,神念科技提供了背后的腦波技術支持方案,從確定創意到研發生產僅用了半年時間。去年2月的一天,海爾給神念科技大中華地區總裁張彤打去電話,邀約見面談項目。“當時,我們進入中國只有2年時間,腦波耳機應用都在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產品融入到家電當中。”張彤說。見面時,張彤和技術人員向海爾展示了一些他們認為合適的產品,但海爾和他們一樣,也沒有明確的方向。這次頭腦風暴過后,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研發出六款腦電波游戲,并完成了改變分辨率、接口及驅動等接入工程。
海爾腦力波電視
通過接入神念科技的MindReader腦波耳機,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,MindReader可以識別出用戶所處的狀態并將其轉化成電視可以識別的數字信號。當人根據MindReader要求產生特定的腦電波時,就會不自覺地強化有意的大腦狀態的神經群之間的聯系。通過這樣的學習和訓練,海爾云電視的用戶可以與電視進行腦波互動,在游戲的同時,還能幫助孩子訓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,腦波技術有著非常大的開發空間。比如運用最新的心電檢測技術進行個性化識別,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,進而列出相應的偏好節目單;根據人的情緒狀態來改變電視上的電影情節,即讓觀眾參與到電影或視頻中,由觀眾來決定電影的情節或結局;再比如根據用戶的大腦狀態定義喜歡的節目,技術檢測到人在看電視節目或廣告時的狀態,自動對這些節目進行打分,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項被更多人接受、使用,并融入人們的日常生活中。
神念科技在中國已開設了辦公室,并對腦控產品進行了一系列本地化。為打開中國市場,神念科技選取的切口是教育產業——針對學齡兒童注意力不集中等問題,通過游戲方式進行訓練與糾正。顯然這一產品具有鮮明的中國特色,也讓我們對他們的商業能力有深刻的印象。
未來之路
事實上,做消費品并非神念科技生意模式。“不管是客戶還是展會上的消費者,問我最多的問題就是‘是真的嗎?’,腦波大眾消費概念還是非常新的,加上同類型企業非常少,整個市場還需要培育。”張彤認為,在人們對于腦波技術認知度還不高的時候,兼顧研發生物傳感芯片與開發消費產品兩條路,能讓市場更快熱起來。行業更加成熟后,神念科技最終還是要回歸芯片公司的軌道上。事實上,采取這種和廠商合作開發產品的方式,也為生物傳感芯片在消費應用領域開拓出越來越多的可能性,除了PC、電視、汽車、教育、玩具等領域之外,還可以包括電影、健康、空調等等。
“神念科技的定位是希望作為一個獨具自身優勢、可以選擇各種不同平臺進行合作的接口供應商。”張彤說。硅谷的風水輪流轉和技術的風云變幻,讓這些創新型小公司都想盡可能多選擇一些平臺進行合作,每種平臺也都有其自身缺陷,這讓神念更加希望能夠保持獨立性。另一方面,盡管已有不少腦波產品在移動終端出現,但技術對人腦信息的探索還處于淺層階段,腦波、傳感器芯片技術都還存在很大研發空間。張彤說,“未來我們希望MindReader不再是一個耳機戴在頭上,而是成為一個有時尚感的創可貼大小的東西,更小更便攜。”不過,神念科技的野心或許不僅是為已功成名就的平臺提供創新應用,它沒準更愿意走對了通向未來的大路——有一天能成為最自然的人機互動界面,幫助人類實現“我思即我行”。
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