当脑电波遇到智能硬件 脑电硬件想象力多大?

  次阅读 作者:智能小宝 来源:互联网 2015-11-06 10:53 我要评论(0)

当脑电波遇到智能硬件 脑电硬件想象力多大?

原文标题:脑电智能硬件行业的未来在哪里?

文/赵心源

人类对于大脑的研究从未停止过,脑电波在很早之前,就已经应用在专业医疗和科研方面。

国内外对脑科学的研究有着许多的政策扶持:在国外,1997年人类脑计划在美国正式启动,美国20多家著名的大学和研究所参加了这个研究计划。50多位神经信息学的课题负责人得到该项目的基金资助。2013年3月美国公布“脑活动绘图”计划。同年,欧盟计划启动为期10年的“欧洲人类大脑研究计划”,希望能模拟一个完整大脑功能。

在国内,脑科学与认知科学被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》八大前沿科学问题之一;“中国脑计划”也于2013 年获国务院批示,从认识脑、保护脑和模拟脑三个方向全面启动;2012年9月,十几所著名高校及中科院研究所,成立“脑科学协同创新中心”。今年3月,百度董事长兼首席执行官李彦宏在全国两会上提出了“中国大脑”提案,呼吁设立国家层面的“中国大脑”计划,推动人工智能发展,抢占新一轮科技革命制高点,并以此“带动整个民族创新能力的提升”。

2015年10月24日,在深圳国际基因组学大会上,根据中国科学院神经科学研究所所长、中国科学院外籍院士蒲慕明的报告介绍,“中国脑计划”不久会公布。

随着智能硬件的兴起,脑电行业也逐渐走向产业化。虽然早在上世纪,人类就已经首次记录下人脑电图。但实际上,脑电行业的发展还处于初级阶段。目前资本市场对脑电行业大多对此呈观望态度。本文将对脑电行业进行大致梳理。

一、什么是脑电波

脑电波(EEG)是大脑在活动时,大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化,是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。(猎云注:张海军 ,王浩川.多导联EEG信号分类识别研究[J]. 计算机工程与应用 ,2008 ,24.)

现代科学研究已经知道,人脑工作时会产生自己的脑电波,可用电子扫描仪检测出。经过研究证实大脑在至少有五个不同的脑电波。

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二、脑电行业的分类

目前脑电行业还在发展中,没有一个准确的分类,一类是按照用途进行分类,如医用、工业用途和娱乐用途。笔者按照功能模块进行分类,分为采集部分、识别部分(信息解读)、应用部分(包括人机交互方向(脑机接口)以及认知领域方向)(笔者注:脑科学领域是一个交叉的学科,每个部分都会涉及到其他部分的知识技术,比如脑机接口需要采集、过滤、信息解读后进行人机交互,这里仅仅按照目的进行分类)。

当脑电波遇到智能硬件 脑电硬件想象力多大?

1、采集部分

采集部分通常是用来收集脑电信号的装置,信号来源于人脑,装置的作用是将信号进行处理,对信号进行过滤,提取出纯正的脑电信号。目前脑电领域应用的一大难点是无法做到真正的有效采集,会有准确率上的限制(作者注:脑电的采集是一个过程,而不是一个个数值,从一个状态变为另外一个状态过程中的准确程度比较难以收集,单个状态较容易收集,准确度是整个过程的准确度)。

提升采集精度主要有这几种办法可以解决:1、进行嵌(侵)入式采集,将大脑开颅植入传感器,这种方式不适合民用;2、提升采集通道的数量来提高准确度。多通道采集也不便于民用;或者是随着材料学等发展,逐渐走向民用。就目前的情况来看,民用设备(面向家用与娱乐)为了使用方便,通常使用较少通道、较低精度的采集方式,行业用途则使用多通道,高精度的方式。

脑电领域的产业化实际上受到采集设备的限制,中国脑电智能硬件联盟轮值主席、杭州妞诺科技CEO戴珅懿认为,未来的产业化有两种思路:一类是做产业化,不要求精准,抛弃信号的稳定性,但能变成民用设备;另一类提供稳定真实的信号,提高准确度,用于医疗等行业用途。

2、识别部分

通过算法将脑电波解读为参数,来表示用户当前的精神状态。当采集的准确度不断提升后,识别部分也会不断提升。

3、应用部分

在进行脑神经信号采集并转换为参数后,可以根据参数进行两个方向行为的选择,一种是人机交互类的行为,也就是脑机接口,通过参数控制机器(或软件)进行交互;另一种则是认知科学(认知领域),主要来探索人脑或心智的工作机制,研究人类感知和思维信息的处理过程。比方对脑电数据的分析,来进行医疗、消费心理等认知上的研究,这类研究要求很高的程序算法。

作者认为,认知领域主要面向行业用户,脑机接口更适合推向民用,进行产业化。

三、脑机接口

1、什么是脑机接口

脑机接口(BCI)是在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间建立的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下,计算机或者接受脑传来的命令,或者发送信号到脑。双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。

当脑电波遇到智能硬件 脑电硬件想象力多大?

脑机接口需要采集脑电信号、对信号进行过滤、信息解读后根据信号进行人机交互。每个公司的研发能力与研发方向均不同,有些公司在对采集设备进行研发,有些公司进行模块的开发,比如神念公司,其他公司可根据已有模块,进行二次开发,不是所有的公司都有自主知识产权的采集系统。

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