瘫痪卧床和肢体复活之间，差一个非侵入式脑机接口
对于意念控制外物的向往古已有之，是很多神仙的必备技能。到了现代，这种想象仍在不断丰富。风靡一时的韩剧男主角，外星人都敏俊xi用意念可以隔空取物。
但是今天科技的进展告诉我们，这些神奇的力量不仅仅存在于想象和艺术作品之中。意念目前还不能呼风唤雨，不能实现瞬时传输，但是对于具体物体的操控却已经实现。
6月23日，卡内基梅隆大学与明尼苏达大学的研究人员带来了一个好消息，他们在非侵入式机器人设备控制领域取得了一个突破性的进展。研究团队使用非侵入式脑机接口（BCI）开发了第一个能用意念控制连续追踪电脑光标的机械臂。
1.什么是非侵入式脑机接口？所谓脑机接口（brain-computer interface，BCI），也称为“大脑端口”或“脑机融合感知 ”，是在人或动物大脑与外部设备间建立的直接连接通路，是不需要外周神经参与的人机交互界面。
脑机接口又有单向和双向两种。单向脑机接口情况下，计算机只能接受大脑传来的命令，或者发送信号到大脑，但是不能同时发送和接收信号。而双向的情况下，可以进行脑和外部设备的双向信息交换。
而关于脑机接口的研究目前又有侵入式脑机接口和非侵入式脑机接口两种。
所谓侵入式脑机接口，主要是通过外科手术将芯片、传感器等硬件设备植入颅骨的方式进行。比如电极板直接和大脑表面接触来测定大脑皮层的电活动；或者用一种慢性电极植入物来植入大脑，进行长时间的工作，既可以用于刺激，也可以用于记录。
这种方式将大脑电子化，但是风险很大，而非侵入式脑机接口首先在安全性上有巨大优势，成本也更低，因此成为了一个研究重点。
非侵入式的脑机接口顾名思义，就是一种无需侵入大脑程序就能工作的结构，主要的方式有根据医学领域常见的脑电图(EEG)的原理工作。大多数非侵入式脑机接口模型都在使用脑电图的概念，利用头戴式脑机设备，通过多个点击连接到头皮上，观察和分析人的脑电波活动。
2.EIS技术带来的巨大惊喜！利用非侵入式脑机接口来操纵外部设备早在几年前就已经陆续实现了。
2016年，卡内基·梅隆大学生物医学工程系主任贺斌的团队就已证明人类在没有植入脑电极的情况下，仅用意念就可以控制三维空间中的机械臂抓取、放置物品和驾驶无人机。
2017年，CTRL-Labs实验室开发了一种非侵入式的原型设备，意念控制臂章，让用户用意念控制智能手机键盘，甚至可以玩游戏。
但是由于颅骨对信号会造成衰减作用，以及对神经元发生的电磁波会产生分散和模糊效应，干扰机器对信号的读取，因此非侵入式的方式记录的信号分辨率并不高，也造成转化后的数字信号不够精准，对机械臂的控制并不稳定。
卡内基梅隆大学与明尼苏达大学研究团队此次的成果突破在于，利用脑电图源成像（ESI）技术，利用头皮点位分布来反推颅内皮层的电位分布，根据头颅解剖特点采用限差分头模融入头颅空间，来减轻噪音影响，从而更加精准地预测大脑皮层活动。
通过这种方式，进一步提高对机械臂操控的流畅度和精准度。同时采用人机相互适应的训练方式来提高用户大脑和机器双方的学习能力。
3.非侵入式脑机接口的突破创造更多可能由于非侵入式脑机接口相对于侵入式的安全性和低成本，降低了脑机接口的商用门槛。基于此技术，可以挖掘更多很多有意义的应用场景。比如时下新技术来临就必然会受到巨大关注的智能家居、娱乐游戏、教育等领域。加上网络的进展，“脑联网”可能会成为新的备受关注的产业和现象。
但是这一突破目前在临床上的应用更为刚需，也可以说是首要的应用方向。尤其是渐冻症患者、瘫痪患者等，大脑功能完好但是外周神经系统出现问题，无法自主控制肢体活动的人群。如果他们能够利用非侵入脑机接口实现机械臂的精准操控，将有助于此类患者的生命质量改善。
非侵入式脑机接口目前的难点在于脑电波的高效获取，所以许多脑机接口企业都在从计算机的一段进行算法上的突破尝试，但是最新的研究结果从大脑这一端解决问题，增强获取脑电波信号的能力，在此基础上，传输精度提高，行业突破的速度也将得到提升。
4.非侵入式脑机接口已经走向消费市场目前非侵入式脑机接口领域受到较多关注的企业包括MindMaze、InteraXon、NeuroSky、BrainCo、Emotiv、CTRL-labs、g·tec、BrainMaster等。
可穿戴设备是捕捉身体信号的最优消费级产品。NeuroSky神念科技已经推出了脑电芯片解决方案，结合可穿戴设备等消费电子产品，用于教育，娱乐，健康及健身市场等领域。
2016年是VR元年，也有许多企业踏上这个风口。
MindMaze致力于脑部活动捕捉技术，将VR和运动捕捉跟大脑机器界面结合，帮助病人从创伤中恢复，后来把技术应用从医疗领域扩展到娱乐市场。
InteraXon则利用VR头显将大量传感器放在头盖骨上。其Muse Virtual Reality设备能够支持VR硬件来读取用户的脑波，并且采集它们是如何对刺激做出反应的信息。
Emotive主要的产品是“神经头盔”，通过无线头戴式设备记录使用者的脑电波，人们可以借此改善大脑的性能，并将数据转换成命令与计算机进行交互，操控从应用到轮椅之类的事物。
BrainCo是非侵入式脑机接口领域一家较为成熟的公司。2016年的CES上，Brain自己Co就展示了Focus 1智能头带，将佩戴者的脑电波转换成数据。2018年又展出了非侵入式脑机接口控制机械臂。
今年年初的CES上又推出三款新品，分别是Focus赋思头环、Focus Fit冥想头环，以及第五代人工智能假手BrainRobotics。头环用于教育领域、运动场景，BrainRobotics加入AI技术，从信号中学习使用者的习惯，从而调整动作，让整个操作过程变得流畅。
CTRL-labs较为特别，他们的产品主要通过监控用户手腕上各个神经元的活动，以解读手势信息。
g·tec和BrainMaster与上述企业不同，主要面向临床和科研级别，研发高精度的脑电测量设备。
侵入式方向上有马斯克创办的Neuralink，以及Kernel、BrainGate等企业。
相比之下侵入式脑机接口研究仍然走在更加深度的层面上，而非侵入式脑机接口则更快地进入商业化，但是目前仍然受限于基础技术，商用场景大多停留在一些相对低效的信号捕捉和反应层面。
不过这些企业的探索已经画出了一部分技术应用场景，随着非侵入式技术的继续突破，以及人工智能的进展和应用，接下来脑机接口的商用有机会切入更深的领域。
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