未來控制器:便攜“讀心機”

在2010fiE7月TED全球大會上，來自Emotiv研究團隊的女科學家譚樂(Tan Le)向世界展示了一款用大腦進行人機交互的產品。這款擁有14個電極，無線驅動的便攜腦部設備有望把腦科學和認知科學領域的研究成果推向在日常生活中進行實際應用。

監測腦電波得到大腦意圖

迄今為止，人類和機器之間的交互總是局限為有意識的或直接的形式上。從簡單的一面來講，人們可以通過按動電源開關來打開電燈；而從復雜的一面講，比如給機器人編程，我們則必須要給機器一個指令，甚至是一長串各種各樣的指令，才能讓機器為人類做出想要它們做出的動作或事情。

而在人與人之間，交流就顯得更加復雜和有趣了——因為在交流過程中，人類接受的信息遠比外露的表現要多得多。人們彼此觀察臉部表情、肢體語言，人們還通過彼此之間的對話過程來感受雙方的感覺和情感，這些都是我們做出判斷和決定過程中的一個不可忽視的組成部分。

于是，人機交互領域的一個偉大的構想因此而生——計算機或機器不再要求人類通過外部輸入指令的形式進行工作，它也能夠根據人類的面部表情、感情變化做出相應的反應。而為了達到這樣的效果，研究人員認為一種優先考慮的做法就是監測腦電波，從而直接理解作為人類控制、體驗和情感中心的大腦的意圖，轉而輸出為控制指令。

這個理念的實施并非意味著要應用到一門嶄新的技術。事實上，譚樂女士展示的這款產品，其采用的腦電圖技術(EEG)，從誕生至今差不多已經有一百年的歷史了。早在2008年，美國國防部就曾資助過加州大學歐文分校、卡內基梅隆大學和馬里蘭大學科學認知研究人員從事相關方面的研究，并宣稱該技術用于幫助戰場上腦部受傷的士兵或癱瘓的中風患者實現與他人交流的目的。而在2009年，日

本理研豐田腦科學研究中心，也研制出了“意念輪椅”，實驗者不需要移動身體的任何部分，也不需要發出聲音指令，只要“用腦子想一想”就能控制輪椅。

對大腦皮層信號的全新算法

腦電圖技術(EEG)的技術原理源于腦神經細胞無時無刻不在進行自發的、有節律的腦電釋放活動。它通過放大并實時記錄腦功能活動時的頭皮電位，從而達到測量認知活動引起的腦電變化的目的。而Emotiv研究團隊的創新則在于在腦電圖技術(EEG)的基礎上建立了一套獨特的大腦偵測算法。由于大腦功能活動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構而充滿了褶皺。每一個單獨的大腦皮層，其折疊的結構都是有區別的，就像人類的指紋一樣，是彼此完全不同的，其復雜的結構給信號分析帶來了極大的不便。就算一個信號可能來自大腦的同一功能部分，人與人之間的腦部信號源的位置都是十分不同的，即使是雙胞胎也一樣。當這些神經系統發生互動的時候，Emotiv研究團隊采取了一套特別的算法來解析來自大腦皮質褶皺由于化學反應而產生的電脈沖。

譚樂女士在展示視頻上說： “大腦皮層的信號沒有持續性。我們的獨創在于創造了一種可以展開皮層的計算方法，這樣我們可以在更靠近源頭的地方來接受信號，從而使該技術可以在更廣泛的人群中得到應用。”

這種創新的計算方法讓這個“讀心機”避免了不同使用者之間的兼容性問題，而實際運行的效果也被證明相當有效。譚樂女士在TD大會上邀請了一位陌生嘉賓來示范這個儀器。經過一番操作，當參與嘉賓思考到“拉”這個動作時，電腦中的虛擬物品便被拉動，發生了位移。隨后在進一步的示范中，參與嘉賓還對虛擬物體做出了“消失”的思考行為，最終，畫面上的物體逐漸變得透明，并完成了“消失”的指令。

傳統腦電圖操作就像頂著馬蜂窩

進入21世紀以來，人類社會開始不斷為層出不窮的新技術和新理論感到歡欣鼓舞，但事實卻是另一番景象，科學理論的實際推廣應用和產品化往往不像科學研究領域所表現出來的突飛猛進。從歷史的角度來看，大量科學理論和技術在多種因素的影響下，往往與人們的日常生活相去甚遠——例如電氣科學家尼古拉·特斯拉，早在20世紀初提出了全球無線電力傳輸系統，或許這是一個超越幾個世紀的奇想，但卻最終淡出了人們的視野。

因此，腦電圖技術(EEG)想要在現實社會進行大規模實際應用，也并不是那么簡單，在解決了人的兼容性問題后，人們馬上會提出另外幾個問題：應用這門技術代價是否昂貴?操作是否簡便?

在人們的印象中，這樣的系統或設備往往只用于科研、軍事、醫療等專業領域，動輒花費上百萬甚至上千萬美元。從上述的美國國防部資助高校進行研究，以及日本實驗室的研究報道，就能看出其基本和普通人無緣的苗頭。傳統的腦電圖操作方式往往通過一系列的傳感器陣列覆蓋在人的整個頭部，戴上后感覺頂了一個馬蜂窩。同時，技術人員還得使用導電膠或漿糊來把電極放在頭皮上，在經過這個長時間的操作過程之后，還會產生信號損耗的問題。此外，整個過程對使用者來說，絕不會是什么“友好”的用戶體驗。

只有幾百美元的人機接口

但Emotiv推出的這款“讀心機”其特殊的設計讓裝置在兩分鐘內就可以正常啟動讀取數據，無需像傳統EGG設備一樣涂抹導電凝膠，更不用長達數小時的測試和準備工作。最重要的一點是，這個人腦－計算機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技術，從價位上猛然拉到了人們日常生活的水平線上來，讓昂貴的“科研品”變成了日常價位的“消費品”，這也極大地沖擊了人們關于科研系統的一些固有觀念。

而按照Emotive的觀點，有了這些能步入日常生活的“平易近人”的設備，人人都能開發出更多基于該技術的應用。同時，在進入科學領域的道路上，人們也從此多了一個珍貴的入門選擇——年輕人也有了因從小接觸該設備而心生喜好，從而最終步入腦科學和認知科學研究領域的可能性。

Emotiy創始人之一Nam Do對記者說：“你去看醫院和研究領域的EGG設備，它們往往分辨率極低卻又花費極大。你可以想象一下，我們創造出的這個如此高性能和分辨率的系統，卻是日常消費者能接受的價格，這是對它們巨大的挑戰。”