腦機接口，下一代人機交互的主流方式？
http://www.sharifulalam.com 2019-08-12 15:06 來源：中國電子報 李佳師
最近腦機接口很熱。先是馬斯克投資的神經科學公司 Neuralink 公司宣布其“像縫紉機一樣”的機器人，可將超纖細的線植入大腦深處，能夠讀寫大量信息；隨后Facebook一直支持的加州大學舊金山分校團隊(UCSF)在《自然-通訊》上發表論文，公布他們已建成一個腦機接口，可以準確實時從大腦解碼設備佩戴者聽到和說出的對話、短語。這一系列腦機接口成果密集曝光，究竟是腦機接口技術碰巧在這個時間點不約而同出成果，還是背后有什么更大的商業動機？在PC之于鍵盤鼠標、移動之于觸控之后，業界一直在尋找下代計算平臺的主流人機交互方式，腦機接口會是“那一個”嗎？下一代的人機交互方式應該具備什么特征？
馬斯克與Facebook誰更優？更大的動機是VR/AR？
我們先來看這兩次腦機接口突破的成果。7月17日馬斯克投資的神經科學公司 Neuralink宣布，Neuralink 用“像縫紉機一樣”的機器人，將超纖細的線植入大腦深處，能夠讀寫大腦信息。7月30日，Facebook支持的加州大學舊金山分校團隊(UCSF)，由團隊的神經外科醫生Edward Chang 發表論文，公布其腦機接口的進展，通過一個腦-機接口，能夠實時地從大腦信號中解碼對話，該系統能夠解碼感知(聽到)和產生(說出)的語音，準確率分別達到76%和61%。從Edward Chang給出的預期看，這種神經植入物可用于恢復因中風、脊髓損傷或其他疾病而失去說話能力的患者的自然交流。
此前有報道信息稱Facebook的UCSF項目比Neuralink最大的不同，是該項目為非植入式腦機接口，非植入就意味著無須在大腦上打孔，應該說無論是從操作性和安全性來看，都比Neuralink大大進了一步。
但中科院自動化所模式識別國家重點實驗室副主任、腦網絡組北京市重點實驗室副主任余山在接受《中國電子報》記者采訪時說，Neuralink和UCSF的研究成果都屬于植入式腦機接口。FUCSF這項研究中，用的是顱內腦電的數據，也就是開顱手術之后，放置于癲癇病人皮層上面的腦電所記錄的數據。所以這個不能算是“非植入式腦機解碼”。用這樣的方法，只能在特定的患者身上開展。所以要想實現接近準確率100%會非常難，因為顱內腦電的數據分辨率還不是很高，難以區分單個細胞的活動。
而Facebook的目標是非植入腦機接口。在2017年舉行的F8大會上，Facebook曾宣布了腦機接口(BCI)計劃，概述了構建非侵入性可穿戴設備的目標，該設備能讓人們通過默想自己說的話來打字，而UCSF是BCI計劃的一部分。而在BCI計劃的真正意圖不完全是醫療用途，他們的目標是為VR/AR尋找輸入方式。Mark Cheville是Facebook現實實驗室腦機接口項目的研究主管，他表示，BCI項目是開發增強現實眼鏡為最終目標，這種眼鏡無需大聲說話就可以控制。Facebook表示，這種完全無創的腦機系統最終可以讓人們每分鐘輸入100 個單詞（是現在人們用手機輸入單詞速度的5 倍）。
0glass公司創始人蘇波在接受《中國電子報》記者采訪時表示，Facebook非侵入式的可穿戴設備和馬斯克的植入式設備，都是異曲同工，讀取腦電圖，最終達到控制輸入和交互目的。“我的判斷目前這種設備還處于早期雛形階段，還存在體積大、操作復雜、辨識率不高或能設計的交互流程有限等問題，但卻是代表了未來。”蘇波說。
腦機是第三代人機交互主流方式嗎？
腦機接口能夠成為繼續鼠標鍵盤、觸控系統之后的第三個主流的人機交互系統嗎？這應該是腦機接口之所以被極大關注的根本原因和商業意圖所在。
腦機接口若要成為主流的人機交互系統，需要在兩個維度獲得更大突破：一是“接入式”腦機接口需要足夠安全，足夠方便。二是“非植入式”腦機接口的解碼率要足夠高。從目前看，70%的解碼率顯然不夠，那么它能夠實現100%解碼率嗎？
贛鄱基因創始人兼CEO殷偉榮對《中國電子報》記者表示：“首先，UCSF這個項目準確率是如何計算的，尚不可知。其次，我認為解碼率提高是可能的，但能不能無限接近99.99%及其以上，需要時間科研積累。難度在于，現在對于人腦的認識，有可能連1%都不到。”
中科院自動化研究所研究員何暉光在接受《中國電子報》記者采訪時表示，目前植入式腦機接口主要是應用在病人或者動物上。非植入式腦機接口盡管其精度沒有植入式高，但是也有一些發揮了重要的作用。如清華大學腦機接口研究組利用視覺誘發電位腦機接口，幫助漸凍人朗讀和交流；華南理工大學利用腦機接口對植物人的狀態進行評估；美國CMU團隊利用運動想象遙控無人機，還利用運動想象促進中風病人上肢康復。
何暉光進一步表示，由于對大腦工作機制了解不足，并且受到神經信號采集和分析手段的限制，現有腦機交互技術的信息傳輸速率（0.1-5比特/秒）仍遠低于鍵盤和語音等傳統的人機交互方法，無法得到廣泛應用。所以他的結論是，腦機接口無法成為AR/VR時代的主流的人機交互方式。
蘇波認為，目前腦機接口技術尚未成熟，無法擔當AR/VR主流人機交互的重任。
誰是AR/VR主流交互的“那一個”？
如果現在的腦機接口技術尚不成熟，還無法承載AR/VR主流交互方式的重任，那么誰是擔當下一代計算重任的“那一個”呢？
蘇波認為，每一代計算平臺（終端）的革命都伴隨著交互技術的革命，而交互技術的革命也會引發計算終端操作系統的革命，也可以說交互技術是計算平臺之所以成為計算平臺最重要的因素之一。鼠標的發明，催生了圖文界面的操作系統MacOS和Windows，鍵盤作為輸入工具和鼠標完美結合，從而帶來PC時代。而觸控技術與安卓、iOS聯手，催生了第二代計算平臺智能手機時代。有觀點說AR/VR有望成為下一代計算平臺，那么AR/VR眼鏡要想成為個人消費品還要滿足四個條件：一是輕量化和微型化，二是5G網絡的正式商用，三是新一代AR操作系統的發明，四是新一代交互技術的產生。
AR/VR個人消費時代的到來，其中的關鍵點包括了適合AR/VR的新一代的交互技術及新一代的操作系統。蘇波認為，未來AR最主要、最自然的交互方式一定是腦波交互，不影響他人又能很好的保護隱私。但是目前腦波交互剛剛萌芽，離成熟還有相當長的時間。在此之前必須打通腦機接口，而如何打通，現在已經看到了希望。
“我判斷腦波交互需要至少十年時間才能真正用于交互，在期間還有沒有更好的交互方式能用于AR眼鏡？在腦波交互到來之前，鍵盤、手柄、鼠標（指環）、語音、手勢、眼動著這六種交互方式將會混合存在，并且2020年之前一定會發明一種可以讓這6種交互方式自由按需切換的技術或平臺。”蘇波說。
何暉光認為，在AR/VR時代，盡管人機交互會取得很大進展，但腦機交互應該還不會成為主流交互系統。下一代交互系統應該是多模態智能人機交互，將使用人工智能技術，通過多種模態的信號（比如語音、文本、動作、表情等）實現人與機器的交互，其最終目標是使人機交互與人人交互一樣便捷和自然。
在這層意義上看，蘇波和何暉光都認為至少在相當長的時間內，腦機接口還不可能成為AR/VR的主流交互方式，混合、多模態智能人機交互才會是接下來的主流形態，而未來的終極目標是腦波交互。但是何時到來，尚無時間表。
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