在前幾輯中(見前幾天的推送),我們已迴答瞭腦機接口是什麼、有著怎樣的體係、已經有瞭哪些科研産齣等問題。今天,我們給大傢分享腦機接口的現實應用。
腦機接口産業應用
01
醫療康復
醫療是目前腦機産業商業應用 最成熟 、 産業規模 最大的行業,集中在 疾病診斷 和 治療領域 ,已經普及的應用包括癲癇、中風等腦科疾病的診療,在精神疾病和心理健康測評方麵也頗具潛力,日後也可能進一步推廣到情緒管理、記憶增強,甚至腦寫入。
傳統的康復方式(針灸、按摩、器械輔助等)隻能單嚮刺激神經通路,無法喚醒病人強烈的運動意念,且容易疲勞;而依托於腦機接口技術,則能通過不斷強化神經中樞刺激反饋進行神經康復,再配閤機器人的輔助刺激,能將神經重塑,提高康復效果。目前國際上NeuroPace公司用腦機接口技術治療癲癇的産品被較多采用。
Neurolutions公司的基於腦機接口的上肢康復係統已獲FDA批準上市,用於幫助中風患者恢復手、腕或手臂功能。
臻泰智能自主研發瞭視覺誘發的腦控運動康復,並結閤VR運動場景刺激患者運動感知神經,形成“視覺誘發運動意念”。藉助腦機接口驅動康復機器人帶動肢體運動,使中樞刺激與外周反饋相結閤,讓受損神經有效康復。
不過,腦控的假肢、輪椅、機械手原型機多在實驗室中齣現或私人定製,但由於可靠性、穩定性和便利性等製約,廣泛應用到消費市場還需要一段時間。
除神經係統相關疾病外,腦機接口技術在 精神疾病和心理健康測評 方麵也受到關注。相較於專傢問診和量錶測評等臨床傳統方法,基於腦機接口的心理健康測評方法有自動化、客觀等優勢,已經在北京、青島等多地開展應用。
2020年,清華大學心理學係團隊設計並實現瞭世界上首個基於腦電情緒響應的腦機接口智能人格特質測評方法,通過五項人格測評標準對個體抑鬱、焦慮水平進行評估。且在與企業閤作基礎上已初步形成 麵嚮個體心理健康測評的軟硬件一體化應用係統 。2020年,上海交通大學計算機科學與工程係團隊開發瞭多模態情感腦機接口係統(LEAF),融閤腦電和眼動追蹤信號等多模態數據進行評估抑鬱癥,已在瑞金醫院和浦東新區精神衛生中心等多傢醫院開展臨床研究。
02
典型場景下的技術應用
腦機接口技術還可以在 特殊環境 或 復雜背景 下實現智能操控和執行任務,從而完成危險的任務,以及在不適宜人工操作的環境中工作。
比如,用意念操控電腦或開汽車。在航空航天領域幫助航天員用大腦更好地操控機械設備。
相較於醫療行業,腦機行業率先可廣泛應用場景有可能來自 智能生活 ,因為智能生活這種應用場景最為直接和顯著,洗衣機、電視、淨化器、照明、空調、冰箱、音響等傢電産品可能最先應用腦控技術,並與虛擬現實VR、可穿戴等設備産生結閤。
03
特定行業人員的精神狀態監測
被動式腦機接口技術在應急管理部門、安防、電力、鐵路、交通等行業也具有廣闊應用前景。
通過監測大腦活動實現作業人員精神狀態實時監測、精神健康篩查與測量、人類專注力和情感狀態感知,從而讓計算機更加理解和配閤人類情緒。
例如,在感測用戶認為遊戲無聊時以其他方式重新吸引用戶注意力。監測飛行員和駕駛員的疲勞程度和注意力,避免過度疲勞或不堪重負。
疲勞監測是熱點方嚮。法國Domaine大學、新加坡南洋理工大學、韓國三星公司、新加坡信息通信研究所、澳大利亞悉尼科技大學、北京理工大學、上海交通大學、北京航空航天大學、東北大學、北京工業大學、哈爾濱工業大學和華中科技大學等都在基於無創式腦機接口和機器學習進行研究和驗證。
04
軍事應用
腦機接口在軍事上主要用於 操控軍事設備和增強作戰能力 。
例如,蘭德公司已經基於腦機接口實現瞭無人機控製。
美國國防高級研究計劃局在腦機接口領域每年投入達數百萬美元,已資助瞭約翰霍普金斯大學應用物理實驗室、卡內基梅隆大學、萊斯大學、帕洛阿爾托研究中心、Battelle和Teldyne六個交叉學科團隊,他們為美國軍方研發高分辨率的雙嚮腦機接口係統,使服役士兵能夠與軍事設備進行通信和交互,管理網絡係統和成群的無人機。
同時,通過可穿戴設備刺激和記錄士兵大腦,使提升士兵戰場信息認知能力、修復士兵心靈創傷與行為功能,幫助頭部損傷的士兵修復神經係統,治療脊髓損傷。
05
教育應用
腦機接口技術在教育領域的應用包括注意力監測、壓力監測、教學設計、智能學習和記憶增強,甚至會顛覆現有教育模式。
腦機接口技術已經在 教育認知指標測評 中發揮瞭作用。
一個例子是數學焦慮。數學焦慮是指學習數學過程中産生的一種憂慮緊張狀態,會使人對數學産生畏懼感,從而影響後續學業和職業選擇。
清華大學心理學係和教育研究院聯閤團隊已經研究發現,數學期末考試中可以記錄到與學生數學焦慮特質顯著相關的神經生理標誌物,基於腦機接口技術和神經反饋技術,可以通過調控該神經生理標誌物緩解和改善學生的數學焦慮。
06
娛樂
在娛樂領域,腦機接口呈現齣 與玩具 、 VR/AR結閤 的發展特徵,齣現腦控小車、腦控VR/AR等産品。
美國科技公司Cognixion在2020年發布瞭基於腦機接口的AR頭顯,可在屏幕、遊戲、電話、辦公影音等多個場景實現沉浸式體驗。
目前腦機娛樂産品主要以評估專注力為主的初級遊戲為主,這種簡單的模式與移動遊戲産業最初“捕魚”“切水果”等遊戲的模式類似。
腦機遊戲領域 與移動遊戲産業發展曆程 相似,可能會先經曆一輪腦機硬件的普及,然後不斷吸引用戶並基於用戶大數據的采集持續提供增值服務實現盈利。
在眾多的腦力遊戲App中,一款名為“Fit Brains Trainer”的腦力訓練遊戲非常受歡迎。它提供50個遊戲、500餘項訓練和腦力報告,擁有90多個國傢的1800萬用戶。還有一款以神經科學為基礎進行實時對戰的腦力訓練遊戲App“Brain PK”,用戶可以通過不同小遊戲,提高自己的記憶力、注意力和反應速度,實現真人實時對戰。
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