在2010fiE7月TED全球大會(huì)上，來(lái)自Emotiv研究團(tuán)隊(duì)的女科學(xué)家譚樂(lè)(Tan Le)向世界展示了一款用大腦進(jìn)行人機(jī)交互的產(chǎn)品。這款擁有14個(gè)電極，無(wú)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)的便攜腦部設(shè)備有望把腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域的研究成果推向在日常生活中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

監(jiān)測(cè)腦電波得到大腦意圖

迄今為止，人類(lèi)和機(jī)器之間的交互總是局限為有意識(shí)的或直接的形式上。從簡(jiǎn)單的一面來(lái)講，人們可以通過(guò)按動(dòng)電源開(kāi)關(guān)來(lái)打開(kāi)電燈；而從復(fù)雜的一面講，比如給機(jī)器人編程，我們則必須要給機(jī)器一個(gè)指令，甚至是一長(zhǎng)串各種各樣的指令，才能讓機(jī)器為人類(lèi)做出想要它們做出的動(dòng)作或事情。

而在人與人之間，交流就顯得更加復(fù)雜和有趣了——因?yàn)樵诮涣鬟^(guò)程中，人類(lèi)接受的信息遠(yuǎn)比外露的表現(xiàn)要多得多。人們彼此觀察臉部表情、肢體語(yǔ)言，人們還通過(guò)彼此之間的對(duì)話(huà)過(guò)程來(lái)感受雙方的感覺(jué)和情感，這些都是我們做出判斷和決定過(guò)程中的一個(gè)不可忽視的組成部分。

于是，人機(jī)交互領(lǐng)域的一個(gè)偉大的構(gòu)想因此而生——計(jì)算機(jī)或機(jī)器不再要求人類(lèi)通過(guò)外部輸入指令的形式進(jìn)行工作，它也能夠根據(jù)人類(lèi)的面部表情、感情變化做出相應(yīng)的反應(yīng)。而為了達(dá)到這樣的效果，研究人員認(rèn)為一種優(yōu)先考慮的做法就是監(jiān)測(cè)腦電波，從而直接理解作為人類(lèi)控制、體驗(yàn)和情感中心的大腦的意圖，轉(zhuǎn)而輸出為控制指令。

這個(gè)理念的實(shí)施并非意味著要應(yīng)用到一門(mén)嶄新的技術(shù)。事實(shí)上，譚樂(lè)女士展示的這款產(chǎn)品，其采用的腦電圖技術(shù)(EEG)，從誕生至今差不多已經(jīng)有一百年的歷史了。早在2008年，美國(guó)國(guó)防部就曾資助過(guò)加州大學(xué)歐文分校、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和馬里蘭大學(xué)科學(xué)認(rèn)知研究人員從事相關(guān)方面的研究，并宣稱(chēng)該技術(shù)用于幫助戰(zhàn)場(chǎng)上腦部受傷的士兵或癱瘓的中風(fēng)患者實(shí)現(xiàn)與他人交流的目的。而在2009年，日

本理研豐田腦科學(xué)研究中心，也研制出了“意念輪椅”，實(shí)驗(yàn)者不需要移動(dòng)身體的任何部分，也不需要發(fā)出聲音指令，只要“用腦子想一想”就能控制輪椅。

對(duì)大腦皮層信號(hào)的全新算法

腦電圖技術(shù)(EEG)的技術(shù)原理源于腦神經(jīng)細(xì)胞無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)行自發(fā)的、有節(jié)律的腦電釋放活動(dòng)。它通過(guò)放大并實(shí)時(shí)記錄腦功能活動(dòng)時(shí)的頭皮電位，從而達(dá)到測(cè)量認(rèn)知活動(dòng)引起的腦電變化的目的。而Emotiv研究團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新則在于在腦電圖技術(shù)(EEG)的基礎(chǔ)上建立了一套獨(dú)特的大腦偵測(cè)算法。由于大腦功能活動(dòng)的大部分是分布在大腦外表皮層的，而大腦的外表皮層由于折疊的結(jié)構(gòu)而充滿(mǎn)了褶皺。每一個(gè)單獨(dú)的大腦皮層，其折疊的結(jié)構(gòu)都是有區(qū)別的，就像人類(lèi)的指紋一樣，是彼此完全不同的，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)給信號(hào)分析帶來(lái)了極大的不便。就算一個(gè)信號(hào)可能來(lái)自大腦的同一功能部分，人與人之間的腦部信號(hào)源的位置都是十分不同的，即使是雙胞胎也一樣。當(dāng)這些神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生互動(dòng)的時(shí)候，Emotiv研究團(tuán)隊(duì)采取了一套特別的算法來(lái)解析來(lái)自大腦皮質(zhì)褶皺由于化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的電脈沖。

譚樂(lè)女士在展示視頻上說(shuō)： “大腦皮層的信號(hào)沒(méi)有持續(xù)性。我們的獨(dú)創(chuàng)在于創(chuàng)造了一種可以展開(kāi)皮層的計(jì)算方法，這樣我們可以在更靠近源頭的地方來(lái)接受信號(hào)，從而使該技術(shù)可以在更廣泛的人群中得到應(yīng)用。”

這種創(chuàng)新的計(jì)算方法讓這個(gè)“讀心機(jī)”避免了不同使用者之間的兼容性問(wèn)題，而實(shí)際運(yùn)行的效果也被證明相當(dāng)有效。譚樂(lè)女士在TD大會(huì)上邀請(qǐng)了一位陌生嘉賓來(lái)示范這個(gè)儀器。經(jīng)過(guò)一番操作，當(dāng)參與嘉賓思考到“拉”這個(gè)動(dòng)作時(shí)，電腦中的虛擬物品便被拉動(dòng)，發(fā)生了位移。隨后在進(jìn)一步的示范中，參與嘉賓還對(duì)虛擬物體做出了“消失”的思考行為，最終，畫(huà)面上的物體逐漸變得透明，并完成了“消失”的指令。

傳統(tǒng)腦電圖操作就像頂著馬蜂窩

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)社會(huì)開(kāi)始不斷為層出不窮的新技術(shù)和新理論感到歡欣鼓舞，但事實(shí)卻是另一番景象，科學(xué)理論的實(shí)際推廣應(yīng)用和產(chǎn)品化往往不像科學(xué)研究領(lǐng)域所表現(xiàn)出來(lái)的突飛猛進(jìn)。從歷史的角度來(lái)看，大量科學(xué)理論和技術(shù)在多種因素的影響下，往往與人們的日常生活相去甚遠(yuǎn)——例如電氣科學(xué)家尼古拉·特斯拉，早在20世紀(jì)初提出了全球無(wú)線(xiàn)電力傳輸系統(tǒng)，或許這是一個(gè)超越幾個(gè)世紀(jì)的奇想，但卻最終淡出了人們的視野。

因此，腦電圖技術(shù)(EEG)想要在現(xiàn)實(shí)社會(huì)進(jìn)行大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用，也并不是那么簡(jiǎn)單，在解決了人的兼容性問(wèn)題后，人們馬上會(huì)提出另外幾個(gè)問(wèn)題：應(yīng)用這門(mén)技術(shù)代價(jià)是否昂貴?操作是否簡(jiǎn)便?

在人們的印象中，這樣的系統(tǒng)或設(shè)備往往只用于科研、軍事、醫(yī)療等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，動(dòng)輒花費(fèi)上百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)美元。從上述的美國(guó)國(guó)防部資助高校進(jìn)行研究，以及日本實(shí)驗(yàn)室的研究報(bào)道，就能看出其基本和普通人無(wú)緣的苗頭。傳統(tǒng)的腦電圖操作方式往往通過(guò)一系列的傳感器陣列覆蓋在人的整個(gè)頭部，戴上后感覺(jué)頂了一個(gè)馬蜂窩。同時(shí)，技術(shù)人員還得使用導(dǎo)電膠或漿糊來(lái)把電極放在頭皮上，在經(jīng)過(guò)這個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的操作過(guò)程之后，還會(huì)產(chǎn)生信號(hào)損耗的問(wèn)題。此外，整個(gè)過(guò)程對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，絕不會(huì)是什么“友好”的用戶(hù)體驗(yàn)。

只有幾百美元的人機(jī)接口

但Emotiv推出的這款“讀心機(jī)”其特殊的設(shè)計(jì)讓裝置在兩分鐘內(nèi)就可以正常啟動(dòng)讀取數(shù)據(jù)，無(wú)需像傳統(tǒng)EGG設(shè)備一樣涂抹導(dǎo)電凝膠，更不用長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)的測(cè)試和準(zhǔn)備工作。最重要的一點(diǎn)是，這個(gè)人腦－計(jì)算機(jī)接口裝置只需要幾百美元，直接把看似一向在云端遙不可及的高端科學(xué)技術(shù)，從價(jià)位上猛然拉到了人們?nèi)粘Ｉ畹乃骄€(xiàn)上來(lái)，讓昂貴的“科研品”變成了日常價(jià)位的“消費(fèi)品”，這也極大地沖擊了人們關(guān)于科研系統(tǒng)的一些固有觀念。

而按照Emotive的觀點(diǎn)，有了這些能步入日常生活的“平易近人”的設(shè)備，人人都能開(kāi)發(fā)出更多基于該技術(shù)的應(yīng)用。同時(shí)，在進(jìn)入科學(xué)領(lǐng)域的道路上，人們也從此多了一個(gè)珍貴的入門(mén)選擇——年輕人也有了因從小接觸該設(shè)備而心生喜好，從而最終步入腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)研究領(lǐng)域的可能性。

Emotiy創(chuàng)始人之一Nam Do對(duì)記者說(shuō)：“你去看醫(yī)院和研究領(lǐng)域的EGG設(shè)備，它們往往分辨率極低卻又花費(fèi)極大。你可以想象一下，我們創(chuàng)造出的這個(gè)如此高性能和分辨率的系統(tǒng)，卻是日常消費(fèi)者能接受的價(jià)格，這是對(duì)它們巨大的挑戰(zhàn)。”