脑数据有多重要？脑机接口有哪些商业应用？

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人类想象无限，脑机接口（BCI）可以用来做什么呢？在过去的六个月里，我一直在研究为运动员设计的非侵入式BCI。本文将依据个人经验从商业视角帮助大家了解这技术。

 

在本文中，我会介绍主要的非侵入式及非医疗BCI商业应用，展示新商业模式中脑数据的战略角色，介绍此领域领先的公司并分享个人BCI原型构建经验。

 

侵入式vs非侵入式脑机接口（BCI）

 

开始前，我得解释下有关BCI的关键信息。BCI能读取你的脑电信号（思想，感受等）——有时通过脑电图（EEG）实现（可采取不同办法）。

 

脑电图（EEG）是一种检测手段，用附着在头皮上的小电极检测大脑的电活动。下图的曲线表示正在记录EEG：

 

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非侵入式及侵入式脑机接口的主要差别

 

侵入式BCI通过手术在大脑皮层中植入电极以获取大脑信号。通常，侵入式BCI的精确性更高。但手术可能有后遗症，术后可能会形成疤痕组织，使脑信号变弱。此外，人体会对植入的电极产生排异反应。最著名的侵入式脑机接口大概就是Neuralink公司出品的了。

 

也有半侵入式BCI。通常，半侵入式BCI植入到颅腔内，但是在大脑皮层之外。就技术角度而言，半侵入式获取的结果比非侵入式更精确，风险比侵入式低。至今，绝大多数可用的BCI都是非侵入式的。

 

为什么要发展商用脑机接口？

 

首先，要知道BCI不是个新东西了。早在上世纪70年代，出于医疗需求，科学家们就在研究BCI了。得益于医学领域的进步，此技术近期用在了消费领域上。其它技术的发展（AI、VR等）同样给公司商业化非入侵式BCI（在医疗领域外）带来了生机，越来越多的初创企业及大型技术公司正努力开发非侵入式BCI。

 

由于多种原因，BCI被认为具有战略意义，它代表着潜在的下一代硬件接口，我们控制设备的方式即将迎来重大变革。未来几年，用人脑控制设备将成为常态。如你所想，就大型科技公司而言，开始准备产品生态系统以实现这一目标至关重要。

 

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人工智能（AI）助力发展

 

另一个战略要素是将AI和BCI相结合，借助二者创造独特的体验。AI已然运用在一些商用BCI中了，可以用机器学习（ML）进行实时脑电波分析与分类，这在尝试预测用户意图时用处极大。

 

同时，ML有助于将时变性高、非平稳噪声强的脑电活动解码成有意义的信号。有证据表明，ML可用于建设BCI应用。此外，EEG数据集维度高，在直接学习原始EGG信号时，有大批参数的深度学习模型十分有趣。

 

AI与BCI的结合能创造新机会，给用户带来全新体验（竞争优势）。比如，BCI可以利用受测者的大脑活动和生成对抗网络来创造新内容。

 

战略市场

 

对开发BCI解决方案的公司来说，一些市场潜力很大。比如，营销/广告领域能产生巨额利润。尽管目前还没有专为营销而设计的设备（欢迎指正）或应用，但研究表明，未来BCI会应用在这些方面。

 

实际上，一些研究已然指出，BCI可被用作评估商业广告产生的关注度，许多公司将对开发一种衡量营销专员关键KPI的解决方案感兴趣。

 

增强人类

 

增强人类指的是能增加人体生产力/能力或某种增强人体素质的技术。由于我们收集的人体相关的数据，BCI也会成为一种战略。我们已然进入“增强人类”时代，收集战略信息便十分重要。

 

BCI会完善或取代现存的智能设备（如智能手表），最终发挥更大作用。未来几年，我期望看到越来越多的初创公司竞相建立有各种功能的BCI，如分析用户心情、帮助改善状况和集中精力等。

 

我目前研究的项目是利用脑数据分析来帮助运动员提升表现。通过计算机视觉，我们将数据与传感器及过去表现结合，目标是更好理解运动员对特定状况的反应，帮助运动员更好的处理压力情绪。几次测试后，我们已经开始研究一个非侵入式脑机接口，以帮助个人更好理解其运动表现。

 

关于侵入式脑机接口（BCI）

 

我相信，公司同样有兴趣开发非侵入式BCI以关联其品牌，迅速建立消费者的信任。一旦侵入式BCI成为主流，信任就将成为战略。

 

脑数据

 

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或许，公司投资BCI最大的原因就是脑数据。如你所知，用BCI检测大脑活动会产出大量信息。大脑产生独特的脑电波，这便是个人神经指纹。你对视觉元素的反应、你的睡眠及注意力数据等都可以被捕捉并出售给其它公司。

 

拥有脑数据最多的公司可能比同行有明显的竞争优势。想象一下数据网络效应的影响，但将其应用于BCI和大脑数据……

 

此外，访问他人的脑数据能增强锁定效应。例如，你的脑数据能被记录并用于个人识别系统，这种简单的“特性”能加强你与BCI制造商的联系。

建立商用脑机接口的挑战

 

商业非侵入式BCI的市场仍处于起步阶段，公司仍在尝试寻找最佳方法。在我看来，还需要两三年时间BCI才能迈入主流。一些工业专家估计，主要的挑战是“找到可从BCI早期迭代中受益的中间市场”。

 

创造使用便捷、可访问、直觉化、安全且准确性高的的BCI仍是个重大挑战。

 

设备

 

设备本身就是个大挑战（价格贵、难以操作、体积大、笨重等）。一些公司正在研究开发与耳塞式耳机集成的传感器，以监视大脑活动。此外，每个人的数据都需要得到大量的校准，我们还远没有像智能手机那样智能的设备。

 

证明有用性

 

在案例中，我们很难说服消费者购买BCI。人们真的愿意脑袋上佩戴某个设备来控制另一个设备吗？答案不是那么显而易见。

 

拿开灯来说，一个遥控器足以实现目的。我当然期待越来越多初创公司尝试找到最佳应用。因需要大量技术发展及投资，这种必要性对BCI初创企业而言是个主要风险。

 

我们同样很难为BCI应用开个合适的价格。对BCI公司来说，找到生产成本及零售价格的正确平衡关系可不是个容易事。

 

尝试

 

几家BCI公司已经考虑进行试点项目（从BCI到可穿戴设备）。实际上，一些如睡眠监测的商业应用已然代表了一个拥挤的市场。短期内，为BCI用户找到相关且独特的中介应用程序至关重要。

 

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脑电波（EEG）

 

另一个值得一提的BCI应用的潜在问题与EEG数据有关。对非侵入式BCI来说，颅骨和电极、大脑间的组织会导致信号变弱且信息传输变慢，这阻碍了用户控制设备。研究人员正在努力克服这些障碍，增强EEG在医学及非医学应用的效用。

 

在某些情况下，用户基本上必须进入冥想状态以控制大脑活动，进而控制设备。

最后，当前的非侵入性BCI还需大量密集训练。

 

生态系统

 

如同人工智能物联网战略一般，我相信BCI公司面临的主要挑战之一就是整合由其它公司的解决方案构成的生态系统。若未来大型科技公司决定建立只应用于特定产品的BCI，初创企业就很难与其竞争。最终，BCI会增强锁定效应。

 

BCI将在智能家居行业中扮演重要角色，从长期看，还可能取代智能手机。我担心非侵入式BCI行业会与智能手机行业或多或少有相似之处（由少数垄断）。

 

BCI在智能环境领域的应用不只限于家庭，还有为工作场合或汽车行业设计的BCI，恐怕我们的市场只有少数BCI设备和许多其他公司制造的各类“应用”。

 

监管

 

在某种程度上，该行业不知道哪些设备符合BCI（消费者方面）的规定，因而饱受困扰。此外，有关大脑数据的问题仍然含糊不清。我们能出售大脑数据吗？我们是否必须遵守某些规定，如《一般资料保护规范》（GDPR）？BCI被黑了怎么办？

 

对于医疗设备，“美国食品药品管理局（FDA）负责监管一切——包括某些BCI。但是，一些BCI没有被归类为医疗设备，而是直接面向消费市场销售。”

 

潜在的商用非侵入式和非医用BCI应用列表

 

最常见的非侵入式和非医用BCI应用如下。

 

BCI能做什么？

 

现在，商用BCI更关注理解你的情感状态或预测你的行动。就如Jo Best所说：“BCI能理解人们在想‘是’或者‘否’，至于说探测更具体的思想，大多数商用脑机接口还做不到。”

 

此外，大多数商用BCI只能解释你的思想，不能植入思想。但是，关于人如何通过BCI交流的研究已经在开展了。早晚有一天，我们能通过分享脑神经活动与他人远程分享个人经历。

 

BCI技术仍处于早期阶段，但前景十分可观。

 

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不同非侵入式BCI的应用与研究：

 

· 睡眠模式分析

 

· 疲劳及脑力工作负担分析

 

· 心情探测：比如一个监测用户大脑的系统，根据温度、湿度、光等不断调整以适应环境。最近，日产与Bitbrain合作推出了第一个脑车接口原型。

 

· 情感分析

 

· 设备控制（如机器臂）

 

· 使用脑电波的个人身份识别系统

 

· 用经颅直流电刺激促进身体运动并减少反应时间

 

· 工作场合分析/最大化生产力：比如，有些项目正在开发分析操作员的认知状态、精神疲劳和压力水平的程序。

 

· 营销：在营销中，EEG可以用作评估不同媒体的商业及政治广告产生的注意力水平。BCI还能赋予广告记忆洞察力。总而言之，BCI能用来优化网络广告或电视广告。

 

· 教育：在教育领域，BCI能帮助验证每个学生是否清楚已学知识，让教师能依据学习效果定制与每位学生的互动。

 

· 娱乐：在娱乐领域，BCI能用于电子游戏。例如，玩家可以只用一个BCI控制角色。看电影时，通过观影者的脑活动，BCI能有助于创造互动式观影体验。未来，观众能通过全部的脑活动获得沉浸式体验，一起控制电影。

 

· 军事：在军事领域，“BCI已被军方用于美国国防部高级研究计划局（DARPA）的无人机试验”

 

研究商用非侵入式BCI的公司

 

接下来，我将列出一些目前研究商用非侵入式、非医用BCI的公司。

 

· Facebook：据称，Facebook以10亿美元的价格收购了一家名为CTRL-labs的BCI公司。目前，Facebook正着手几个项目，其中之一就与将思想转化成语言有关。还有一个项目是关于仅根据某人的脑信号解释其打算做的动作。

 

· Neurable：Neurable关注创造“每日”脑机接口。

 

· Nextmind：Nextmind制造一个非侵入式的神经接口，它位于脑后，能将脑电波转换成用于控制配对软件的数据。

 

其他公司：

 

· Orbityl

· Paradromics

· Thync

· NeuroSky

· Emotiv

· InteraXon

 

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BCI技术还处于初始阶段，但前景十分可观，科学家告诉我们，我们甚至还没有揭开脑机接口（BCI）潜在应用的面纱！

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