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BCI——隱藏在VR背后的黑科技
來源:金研觀點 | 作者:何越晨 | 發布時間: 2017-06-08 | 2060 次瀏覽 | 分享到:
本文適合風華正茂的青少年觀看


前些日子小編在候機室看到有人在VR體驗店感受類似跳舞機的VR游戲設備;此類好比Wii+3D技術混合體的視覺游戲在套上VR概念后似乎逐漸風靡起來。這種玩家在臺上手舞足蹈,觀眾在臺下黑人問號的娛樂設備在一部分對VR抱有熱切期待的人群看來,似乎走上了一條與大眾消費格格不入的不歸路。


這類設備中,比較著名的是通過眾籌開發的運動同步反饋設備Virtuix Omni,可惜設備重達120公斤,運費太貴只在美國本土發售。



事實上,大眾對VR游戲的理解更多是通過大腦來控制角色進行一系列操作,而不是當前已經足夠成熟的3D+動作捕捉,二十年前《黑客帝國》展現的腦后插管進入虛擬世界的畫面基本奠定了這一觀念;這里不得不提到2009年出版的ACG領域VR代表作《刀劍神域》(SAO),由于上市時間遠早于公眾對VR的認知時間,上市后在社會上引起了巨大反響。原作者創造了稱為“完全潛行”的名詞,通過名為NERvGear的頭盔將虛擬的感官信號替換或在強度上壓制人體本身感官產生的神經信號,收集并處理大腦發出的運動控制信號,同時將人腦電信號自脊椎處隔斷以防止人體對信號的反應,其效果就是玩家可以在虛擬世界里各種嗨皮但現實世界的身體始終保持躺著的姿勢。


在劇情中,出于安全性考慮,開發了第二代非包裹式的頭環,但新設備在信號處理方面弱于頭盔,從而導致游戲畫質和體感相對較差。



動畫成功營造了打怪練級開后宮順便拯救世界讓人欲罷不能的游戲環境,很多人開始關注這項技術離真正實現還有多遠。小編作為文科生中的理科愛好者,花了十分鐘時間廣泛查閱了各類文獻,最后得出結論。


與黑客帝國一樣,SAO的世界并非像現有的VR技術一樣由人依靠自身五官去接收信息,而是通過外部設備(頭盔/腦后插管)直接與大腦信號進行交互,即腦機接口技術(Brain- Computer Interface, BCI)。


BCI主要包括侵入式腦機接口、半侵入式腦機接口和非侵入式腦機接口。侵入式腦機接口即《黑客帝國》展現的插管,將電極直接插入大腦皮層或脊髓,直接傳導電信號;由于危險性極高,該方式僅在動物及重癥患者身上進行實驗。非侵入式腦機接口即《刀劍神域》展現的頭盔、頭環等外部設備,電極裝置分布在頭部表面,通過與頭皮接觸收取大腦信號,因為頭骨的阻隔,能輸出的信號相當弱,但安全性較高,也是當前BCI商業化的主要研究方向;另外還有介于兩者之間的半侵入式,即在頭骨下方或大腦上方植入電極片,但不進入大腦內部,其效果自然也處在中間位置。


由于非科班出身,更專業的內容小編已經編不下去了……



目前來看,BCI技術的應用領域主要有醫療、娛樂、教育、電子產品、軍事等。


醫療方面

主要包括為殘疾人控制機械臂(霍金的輪椅)、進行語言交流的輔助腦機接口(還是霍金的輪椅)和為神經及精神障礙患者提供幫助的康復腦機接口。


2016年,匹茲堡大學通過在永久性喪失下肢和小臂知覺的患者腦中植入電極陣列,利用意念控制的機械手臂和時任美國總統奧巴馬成功握手。


一位在 2008 年被確診患有肌萎縮側索硬化(ALS)的荷蘭漸凍癥女病人,通過兩個安裝在大腦皮層運動區的電極,控制電腦屏幕輸出字母來與旁人進行交流。



另外,在之前提到的SAO世界里,還有通過BCI設備提供臨終關懷功能的場景,從而讓病患在虛擬世界度過輕松愉悅的最后時光。


教育應用方面

哈佛華人博士韓璧丞創辦Brainco,并推出Lucy 和 Focus 1兩款非侵入式產品,其中Focus 1的教育專用版本Focus EDU能夠測量學生的腦電波,并分析轉化為量化的注意力值,向老師提供實時反饋。”


與之類似的,位于硅谷的NeuroSky開發了一款稱為
necomimi的貓耳朵。佩戴者注意力集中時,貓耳會豎起;心情愉快時,貓耳會來回擺動;放松時,貓耳便會塌下。


此款淘寶有售,只要¥499,不用謝。


電子產品方面

包括用腦波控制計算機打字、控制汽車、無人機等。


2016年,美國佛羅里達大學順利舉行了世界上第一個涉及人腦控制技術接口的無人機大賽,十六位參賽者用意念操控駕駛無人機通過十碼長的室內籃球場,比賽中每位參賽者需佩戴經過特殊編程后的腦電圖頭帶,用于確定大腦產生特定思想時的腦電波活動,而后程序員編寫代碼將這些“大腦運動”信號編程,翻譯成計算機語言發送給無人機并實現參賽者用思想操控無人機移動的目的。



作為BCI黑科技的極端表現,Facebook在今年的F8大會上宣布其神秘部門Building 8要在兩年內開發中可以每秒輸出100個字的非侵入式消費級腦機接口產品;而Tesla和SpaceX創始人Elon Musk則創立了Neutralink,試圖研究將微腦電極植入人的大腦中的神經織網(neural lace)技術,以便在將來可以實現在人腦中上傳或下載思維(看來以后就不用讀書了,直接下載數據……),似乎鬼才Musk已經將人腦的電腦化視作應對AI威脅的最有效方案之一。




軍事運用方面

任何技術在軍事上的應用永遠快于人們的理解,BCI在軍事方面主要用于腦控武器、腦波直接干預等。


2016年挑戰不可能的節目中,浙江大學求是高等研究院和計算機學院的師生成功用腦波控制3只小白鼠穿越迷宮。


目前幫助殘障人士的腦機接口技術通常采用100個信道,每個信道收集數萬個神經元信號(人腦大約有860億個神經元),因此BCI發展至今也只能進行一些簡單動作。美國國防高級研究計劃局(DARPA)在2016年公告其神經工程系統設計(NESD)擬將信道數提升至100萬個,以提高腦機通信水平。雖然BCI技術的多種學科交叉還需要相當長時間的迭代過程,相信有生之年一定能平躺著享受SAO,用人腦控制無人機、剛大木、阿凡達之類的保衛一下國家應該也不成問題。



最后用一句話來結束這個話題……