学术动态 | 对脑机接口17个不准确或错误的认知与误导性宣传


 

脑机接口(BCI)是一种变革性的人机交互,对特定个体或群体在特定场景下具有潜在的应用,研发者已对BCI的原理和实现方法进行了大量的研究,目前正努力缩小研究与实际应用之间的差距。然而,一些公众对BCI存在不准确或错误的认知,一些媒体,甚至一些BCI研发者、BCI制造商或BCI技术监管者对BCI存在误导性或炒作的宣传。为此,本文总结了BCI若干不准确或错误的认知与误导性宣传,包括BCI“读心术”、BCI“意念控制”、BCI“控脑”、BCI“智能”、BCI从大脑“下载”或向大脑“上传”信息等。最后讨论了BCI技术的局限性和极限性等,以及有无必要开展“对抗BCI系统的研究”,并给出减少对BCI不准确或错误认知与误导性宣传的建议。

【关键词】:BCI误导性宣传;BCI“读心术”;BCI“意念控制”;BCI“控脑”;BCI“智能”

 

01 引言

脑机接口(brain-computer interface, BCI)是一种变革性的人机交互,其绕过外周神经和肌肉直接在大脑与外部设备之间建立一种全新的交流与控制通道[1]。已有研究表明BCI具有监测、替代、改善/恢复、增强、补充受损或有障碍的自然中枢神经系统输出输入的功效,在医疗健康领域具有重要的潜在应用[2-3]。随着BCI技术的发展,其与先进的人工智能相结合,将可能给医疗健康实践带来深刻的变革[4]。

 

虽然旨在广泛应用的BCI还有很长的路要走,但对特定个体或群体在特定场景下应用的BCI产品有望在不久的将来出现。研发者已对BCI的原理和实现方法进行了大量的研究[2-3],目前正努力缩小研究与实际应用之间的差距[5]。然而,一些公众对BCI存在不准确或错误的认知,一些媒体,甚至一些BCI研发者、BCI制造商或BCI技术监管者对BCI存在误导性或炒作的宣传,使公众对BCI有过高的期望。

 

为此,本文总结了BCI若干不准确或错误的认知与误导性宣传,包括宣传BCI已有广泛的应用、BCI技术有较大的功效、BCI技术的成熟度较高、BCI的市场规模很大、BCI“智能”、BCI“意念控制”、BCI“控脑”、BCI“读心术”、BCI“自动”识别用户意图、由BCI“下载”人的意念或记忆到计算机、由BCI向大脑“上传”或“写入”信息、通过BCI“大幅增强记忆、认知或行为表现”、BCI用户不属于BCI系统、BCI技术的伦理规范不属于BCI技术标准化的一部分、神经刺激和神经反馈技术不属于BCI、非植入式BCI没有伦理风险问题、BCI带来的神经隐私问题很严重。

 

本文最后讨论了BCI技术的局限性和极限性,目前的BCI能做什么?做到了什么程度?不能做什么?当前BCI的产业转化现状如何?有哪些途径将其转化为实际应用?对于BCI的潜在应用,哪些可能近期落地,哪些在未来五年之内,哪些在未来十年之内,哪些是梦想的状况?有无必要开展“对抗BCI系统的研究”?并给出减少对BCI不准确或错误认知与误导性宣传的建议。

本文建议需要科学、客观、理性的对待BCI技术,研究报道、产业转化推广、媒体宣传等应避免为了利益炒作BCI技术,以防止BCI产业或经济泡沫,期望减少对BCI的不准确或错误认知以及误导性宣传。

 

02 BCI若干不准确或错误的认知与误导性宣传

BCI技术在其发展和推广的过程中,一些不准确的或错误的认知和误导性宣传可能影响了公众对该技术的真实理解。公众对BCI技术的了解大多来源于媒体报道,而一些媒体为了吸引观众可能会夸大事实。一些BCI研发者和制造商可能过度宣传以吸引投资或消费者。一般大众对BCI的技术复杂性或难度,以及对当前的技术水平缺乏深入理解。

 

2.1 BCI已有广泛的应用

 

据我们所知,一些学术报告或媒体宣传BCI已有广泛的应用,这种描述或宣传与BCI实际应用的情况不符,目前,BCI主要处于实验室研究或临床测试阶段,尚没有大规模的广泛应用,即使在BCI有潜在应用的医院科室,也未见频繁实际使用,在日常生活中更没有广泛应用[6]。如果把神经调控设备(如经颅刺激或深部脑刺激等)纳入BCI范围,这类BCI在医院有一定程度的应用[7-10]。BCI在小规模或大规模的广泛应用之前,还有许多关键科学问题和关键技术问题需要突破[3, 11-13]。

 

面向实用的BCI需要缩小其研究与实际应用之间的差距[5]。目前,现有BCI系统的可用性和用户满意度不高,其医疗的功效(如运动想象BCI主动康复的功效)有待严格的循证研究和客观评价[14-16]。BCI的不可替代性(不可由现有技术替代或优于现有技术)、可达性和用户可接受性还需要大幅提高[17-19]。

 

正确的认知应该是,BCI是一项变革性的人机交互技术[1],具有重要的潜在应用,但夸大BCI的潜在应用会产生不切实际的期望。虽然目前没有广泛的应用,将来也可能没有广泛的应用,但对特定群体或个体(如肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)、外伤性脑损伤、脊髓损伤、闭锁综合征、重度脑损伤意识障碍、帕金森病、艾茨海默症、严重的情绪障碍、脑卒中导致的运动障碍(如手部和下肢运动功能障碍))的特定应用场景下实现特定目标具有重要的潜在应用[3]。如果将BCI用于日常生活,需要满足用户的实际需求并提高其体验感。

 

2.2 BCI技术有较大的功效

 

一些学术报告或媒体宣传BCI技术有较大的功效,这可能会导致公众对其功效期望过高。尽管已有文献表明BCI技术具有监测、替代、改善/恢复、增强、补充的功效,但这些功效的大小或程度需要客观评价[3, 20-24]。例如,BCI用于中枢神经系统相关疾病/障碍治疗或康复的功效评价方法仍然不清晰或不规范,要求BCI临床转化研究者、生产商、临床医生与患者相互协作,客观地评价其医学应用的功效,避免为了利益主观评价或炒作。

 

在临床上,验证某种药物或治疗方法的疗效通常采用随机双盲对照方法,BCI疗效的验证也不例外,如果BCI有疗效,还需要阐明其疗效的机制。与中枢神经系统相关疾病/障碍的临床量表,包括医疗仪器测量的客观指标(如肌力和肌电测量结果等)和临床症状改善程度量表。

 

2.3 BCI技术的成熟度较高

 

一些学术报告或媒体着重宣传BCI取得的进展和优势,忽略其局限性,有意或无意的指示BCI技术的成熟度较高,这可能使公众对BCI的技术水平产生认知偏差。然而,BCI领域尚处于起步阶段[25],巨大的挑战摆在我们面前,BCI技术的突破需要多学科科学家的共同努力[26]。BCI技术的研究和开发需要跨学科的知识和技术,包括神经科学、人机工程或人类工效学、信号处理、机器学习、材料科学等。BCI技术需要将它们综合起来,因此,开发复杂,目前技术成熟度和实用性有待大幅提高。

 

需要特别注意的是,BCI技术与人机工程学紧密相关,面临人脑(生物自适应控制器)、BCI自适应算法和机器等之间协调的挑战[27-29]。BCI的研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学、设计学和工程技术等多个领域,旨在使BCI在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。

 

目前人类对大脑的理解有限,BCI技术的研发受限于对大脑功能和神经信号编码方式的理解。此外,BCI涉及的伦理和安全问题也限制了其研发。

 

虽然BCI技术取得了令人鼓舞的进展,但脑信号采集技术需要新的突破,目前BCI传感器的用户总体满意度(包括安全性、舒适性、易用性和美观性)不高,特别是植入式BCI的安全性与长期稳定性尚需大幅提高。除此而外,现有BCI范式局限性较大,需要变革或突破传统经典的BCI范式(如SSVEP-BCI、P300-BCI、MI-BCI等),创新研发更自然更有效交互的BCI范式[30-32]。

 

2.4 BCI的市场规模很大

 

如2.3节所述,目前及未来一段时期内BCI领域依然处于起步阶段,市场规模未知,这给潜在制造商带来了很高的商业风险,因此该类设备尚不可用[25]。然而,一些BCI产业转化者/制造商和一些媒体,甚至一些BCI研发者,认为并宣传BCI的市场规模很大,他们统计的潜在市场容量有主观性[33]。

 

目前市场上销售的一些BCI产品的实际功效难以定量评价[34],甚至一些BCI产品没有发挥功效,用户购买BCI产品后的使用情况不容乐观,一些BCI产品较少被使用,对用户生活质量改善较小,甚至没有改善。此外,市场上还可能有伪劣BCI产品。对患有疾病的潜在终端用户、AT专业人士和AT分销商对BCI技术的期望进行的调研表明,现有市售的BCI并未满足最终用户的需求设计的[35]。

 

目前,BCI技术研发仍面临着转化的差距/鸿沟:如何将BCI从实验室带到现场的知识还不足,BCI控制的应用缺乏可用性和可达性[36]。在BCI技术研发中需要解决可用性和可达性问题,以弥合转化鸿沟。图1为参考技术采用生命周期(technology adoption lifecycle,TALC)的BCI转化为应用的过程[37-38]。

图1 考虑技术采用生命周期(technology adoption lifecycle, TALC)及其对将BCI转化为临床的可能指导作用[37-38]。

 

2.5 BCI“智能”

智能可以包括抽象、逻辑、理解、自我意识、学习、情感知识、推理、规划、创造力、批判性思维和解决问题的能力,也可以把其描述为感知或推断信息的能力,可作为知识保留下来,以在环境或情境中应用于适应性行为[39]。除了生物智能(人或动植物的智能)外,在计算机或其他机器中的智能被称为人工智能[40]。有研究者认为BCI技术可以架起生物智能与人工智能的桥梁,然而尚没有给出如何实现的具体方案。BCI自身的智能包括哪些方面以及其智能水平如何?

 

通常,BCI技术涉及BCI范式与神经编码及解码,其中BCI范式是研发者事先精心设计的一组外部刺激或心理活动,BCI只能以一定精度解码BCI范式指定的用户意图[41],目前智能程度较低。然而,一些BCI研发者、一些BCI产业转化者/制造商和一些媒体,认为BCI具有较高的智能,炒作BCI“智能”或“智能”BCI术语。这种宣传与实际情况不符,可能会误导公众对BCI的智能有较高的期望。应认识到BCI智能方面存在的局限性,包括理论不足、技术限制、应用领域限制和跨学科挑战,在目前阶段不宜夸大BCI“智能”或“智能”BCI。为提高BCI技术的智能水平,一种可选的途径是把先进的AI技术与BCI系统相结合。

 

2.6 BCI“意念控制”

 

一些BCI研发者、一些BCI产业转化者/制造商和一些媒体在报道基于BCI的脑控技术时,采用BCI“意念控制”术语,这会暗示一些公众:用户可以仅凭自由意识或意志控制复杂的外部设备。虽然BCI能够以一定的精度和速度将用户特定的脑活动转换为控制信号,但这种控制通常相当有限,用户需要一定量的训练和适应[36, 42],并遵循事先设计的BCI范式[41],否则“意念控制”将失效。一些媒体报道的BCI“思维控制”外部设备或计算机,均是由BCI范式指定的心理活动或外部刺激驱动的[41]。

 

BCI“意念控制”可能夸大了脑控技术,会误导一些公众把其与折弯铁匙、隔空移物的“念力”等超心理学现象[43]关联起来。为了避免误导公众对基于BCI的脑控技术有过高的期望,建议不使用BCI“意念控制”或“思维控制”这样的术语,并提醒公众脑控技术的局限性。

 

2.7 BCI“控脑”

 

一些BCI研发者、一些BCI产业转化者/制造商和一些媒体在报道基于BCI的神经刺激和神经反馈技术时,采用BCI“控脑”术语,宣传BCI具有“控脑”功能,控制动物按照人的意图行走等,科学家正在研发基于BCI的“控脑”技术。这种术语和宣传会引起一些公众担忧和误解,并质疑BCI技术的研究目的,如认为该研究不利于人类或动物的身心健康,引起严重的伦理问题,如违背相关伦理规范,甚至诱发精神疾病,例如曾有人声称:“我被他人植入BCI芯片控脑了,我是控脑技术受害者”,谁想自己的大脑被控制?为了避免公众对基于BCI的神经刺激和神经反馈技术产生误解,建议不使用BCI“控脑”这样的术语。

 

迄今为止,基于BCI的神经刺激技术主要是在动物和人类受试者上开展。Bonkon Koo等人采用脑对脑接口(BBI)系统,由人类受试者的视觉诱发电位刺激大鼠的黑质纹状体(Nigrostriatal)以操控大鼠移动,目的是促进人类受试者与未经训练动物间的交流,有助于更好地理解动物行为,所有实验程序获得韩国汉林大学机构审查委员会和动物护理与使用委员会的伦理批准[44]。Cheol-Hu Kim等人采用事件相关去同步(ERD)和稳态视觉诱发电位(SSVEP)相混合的BCI协议,由专为乌龟设计的刺激装置诱发乌龟的本能逃跑行为,从而可远程控制乌龟在室内外环境中的移动路径,其研究目的是为未来人类受试者与动物交互提供一个框架,本研究得到了韩国高等科学技术院(KAIST)机构审查委员会和KAIST动物护理与使用委员会的批准[45]。这些研究主要通过BCI干预动物自身的导航功能,还不能对其进行任意控制,虽然获得了相关伦理委员会的批准,但一些公众依然难以接受这类研究。

 

基于BCI的神经刺激技术在人类受试者或用户上的研究或应用,包括采用经颅电刺激、经颅磁刺激、经颅超声刺激、经颅光生物调节(Transcranial Photobiomodulation,tPBM)、植入式电刺激(如深部脑刺激等)和多模态双向闭环脑刺激等,如图2所示。这些神经刺激技术主要用于神经系统疾病,如运动障碍、痴呆和认知障碍、注意缺陷、自闭症谱系障碍、抑郁症与双向情感障碍、焦虑症、精神分裂症、强迫症、成瘾、睡眠障碍、疼痛障碍、癫痫、中风和意识障碍等的治疗[46],以促进这些神经系统疾病的康复,这些相关研究或应用获得了相关伦理道德委员会的批准。

图2 基于BCI的神经刺激技术示意图,由外部设备向大脑输入电、磁、声和光等神经刺激。

基于BCI的神经反馈是生物反馈训练的一种形式,它采用脑电(Electroencephalogram,EEG)或“脑波”作为控制反馈的信号。脑电传感器置于被试头皮上以记录脑电信号,利用计算机和软件通过人-机接口将脑电转换为反馈信号。通过使用视觉、听觉(声音)或触觉反馈在大脑中产生学习过程,其主要用途是通过增加α波或相关节律来改善大脑放松程度,也可以通过改善中枢神经系统调节专注-放松周期和大脑连通性的能力,从而获得各种额外益处[2]。神经反馈训练是安全的,干预人类受试者或用户的研究或应用也获得了相关伦理道德委员会的批准。

 

由大脑向外输出指令的BCI技术侧重于直接脑控外部设备,例如脑控轮椅或计算机光标等,而非直接控制大脑本身[47]。然而,一些误导性宣传夸大BCI的功能,将其描述为“控脑”技术。实际上,目前的BCI技术水平并不支持任意控制大脑的功能。伦理道德委员会不应批准不利于提高人类生活质量的“控脑”技术研究,法律法规应不允许开展这类研究。术语“情感操控”也可能会误导公众认为BCI能够控制或改变个人的情感状态[48],然而,这方面的技术目前仍处于初级阶段,不应夸大其“控脑”功能。

 

2.8 BCI“读心术”

 

一些BCI研发者,特别是一些媒体,报道BCI能够读取用户的心思,并称为BCI“读心术”,这种宣传不准确,易误导公众,使公众认为BCI能够读取人的任意思想。BCI“读心术”会导致一些公众对BCI技术产生担忧或恐惧心理,例如担忧BCI读取用户心思会侵犯其个人隐私,进而质疑BCI研究的目的,对BCI研究产生不满。

 

BCI是按照研发者事先精心设计或选择的一组外部刺激或心理任务(BCI范式)来识别用户意图的(如图3所示),而且只能以一定精度实现编码和解码,难以稳定的达到100%[41]。这意味着用户如果不接受指定的外部刺激或者执行指定的心理任务,BCI技术系统将难以有效地识别用户意图[49]。因此,BCI不能读取个体的任意心思。到目前为止,人类对大脑的结构和功能的理解还非常有限,尤其是对信息在大脑中的存储方式与原理的理解,并且现有脑成像技术有局限性,尚不能深入解读复杂的大脑信息,如记忆和思考等。为了避免误导公众,建议不使用BCI“读心术”术语。

图3 BCI是按照研发者事先精心设计或选择的一组外部刺激或心理任务(BCI范式)来识别用户意图的[41]。

 

2.9 BCI“自动”识别用户意图

 

一些BCI研发者、一些BCI产业转化者/制造商和一些媒体报道BCI能够“自动”识别用户的意图,会误导一些公众认为BCI是一种自动化程度较高的系统,能够识别用户的任意意图。然而,BCI是一种典型的人在环路(脑在环路)的半自动化系统[50],依赖用户在特定条件下的参与和协作[51],所谓的自动化系统,是没有人参与的系统。如图3所示,BCI用户及其脑是整个在线BCI系统不可缺少的部分,是其正常运行的关键因素之一。此外,正如2.9节所述,BCI不能识别用户的任意意图,只能以一定精度解码BCI范式所指定的外部刺激或心理活动。

 

2.10 由BCI“下载”人的意念或记忆到计算机

 

一些媒体宣传BCI技术有望“下载”人的意念或记忆到计算机中,这类宣传过于夸张或对BCI技术的期望过高,不符合实际情况。目前,科学家尚未研发出这样的系统,当前的BCI技术没有达到这样的水平,不具备这样的功能[52],或许未来也很难实现这样的系统。这类宣传的内容更多是在科幻小说中出现,尽管人类可以联想翩翩,但并不是所有的想象均可以变成现实,人类的认知和技术具有局限性和极限性(有界,而不是无界)。

 

人类的大脑是一个高度复杂的系统,目前的脑成像技术具有局限性,水平还有待提高,人类对大脑结构和功能的理解还非常有限。人类记忆的信息在中枢神经系统中是以何种形式何种方式存储和传递的?人类的意念是如何产生的?如何精准地测量中枢神经元和神经网络中存储的信息并转化为计算机可以接收的数字信号?用什么技术实现这种转化?这些问题以及更具挑战性的问题尚未解决。由BCI“下载”思想和记忆的信息涉及到复杂的大脑认知过程和记忆机制,需要深入了解大脑如何编码、存储和检索信息。

 

2.11 由BCI向大脑“上传”或“写入”信息

 

一些媒体宣传BCI技术有望向大脑“上传”或“写入”信息,这类宣传如同宣传由BCI“下载”人的意念或记忆到计算机,也过于夸张或对BCI技术的期望过高,更多是在科幻小说中出现。

 

如何把计算机中存储的信息转化为中枢神经元或神经网络能够接收的信息内容和形式?用什么技术实现这种转化?这些问题以及更具挑战性的问题也尚未解决。由BCI向大脑“上传”或“写入”信息也涉及到大脑如何编码、存储和检索信息。

 

2.12 通过BCI“大幅增强记忆、认知或行为表现”

 

一些BCI研发者、一些BCI产业转化者/制造商和一些媒体报道BCI技术(如基于BCI的神经刺激技术或神经反馈技术等)可以大幅提高个体的记忆、认知或行为表现,然而,他们报道的这种BCI功效可能仅在特定中枢神经障碍的特定个体上取得,并且有些个体仅有小幅的提高,甚至没有提高,需要精准的定量评估。尽管有研究在这一方向取得进展,但这样的报道不准确,夸大了当前技术的能力,会误导一些公众认为BCI具有奇特的极大功效。这方面的研究还处于探索阶段,需要深入研究[53]。

2.13 BCI用户不属于BCI系统

 

一些BCI研究文献或报告把BCI用户与BCI系统分开,看成两个独立的部分。然而,BCI用户及其脑是整个BCI系统不可缺少的关键组成部分,其与外设直接相连接,BCI系统是典型的人在环路(脑在环路)的系统[50],如图4所示。在整个在线BCI系统中,用户的中枢神经系统是实现交互与控制的信号源,其产生的神经信号是BCI算法解码的对象,脱离了用户,BCI系统就成为了“无源之水”。

图4 BCI用户及其脑是整个在线BCI系统的关键组成部分,其与外设直接相连接,BCI系统是典型的人在环路(脑在环路)的系统。在图中穿过用户大脑和BCI算法的箭头表示他们(双边)通过自适应来完善并维持用户意图和整个BCI统输出之间的相关性[27, 54-56]。

 

如图4所示,成功的在线BCI操作需要两个自适应控制器的有效交互[27-29, 54-56],其中一个自适应控制器或系统是用户的脑(中枢神经系统,CNS),另一个自适应控制器或系统是BCI算法(脑信号处理和解码算法)。因此,BCI用户属于BCI系统,其与BCI算法直接相互作用。

 

2.14 BCI技术的伦理规范不属于BCI技术标准化的一部分

 

一些BCI研发者、一些BCI产业转化者/制造商对BCI伦理问题的重视度不高,认为BCI技术的伦理规范不属于BCI技术标准化的一部分。然而,BCI技术的发展和潜在应用引起了伦理问题,BCI技术的伦理规范是BCI技术标准化的重要组成部分。

 

迄今为止,BCI研究的相关文献中有关伦理规范的文献相对较少,有关BCI的学术会议报告中伦理方面的内容也相对较少,参加BCI伦理报告的听众也相对较少。需要进一步研究BCI技术伦理问题及规范,并转化为BCI研发及产业规范的一部分。例如,BCI技术系统的标准化应包括植入式BCI技术医学应用的伦理规范考量,如表1所示[57]。

 

2.15 神经刺激和神经反馈技术不属于BCI

 

一些BCI研发者、一些BCI制造商、一些神经刺激和神经反馈技术(狭义的神经调控,如2.7节图2所示)研发者不认为或不接受神经刺激和神经反馈技术属于BCI范畴。然而,BCI包含非侵入式经颅脑刺激和深度脑刺激[58],神经反馈是脑机交互(BCI)最早的应用之一[59]。

 

通常把从大脑向外部设备输出为主的脑机交互称为BCI,把从外部设备向大脑输入为主的脑机交互称为狭义的神经调控,但实际上这类神经调控本质上属于脑与机的交互作用(即BCI),由神经反馈构成双向闭环交互。

 

2.16 非植入式BCI没有伦理风险问题

 

一些BCI研发者、一些BCI产业转化者/制造商认为非植入式BCI没有伦理风险问题,只有植入式BCI有伦理风险问题。尽管非植入式BCI对其用户脑组织无直接损伤,没有植入式BCI面临的伦理风险那么大,但可能会对用户的大脑产生某些不可逆转的影响,如对神经可塑性的影响等[60],这种影响是有益的还是不利的?如果非植入式BCI的使用引起了用户大脑某些不可逆转的不利改变,那么进而可能会影响其身体和心理健康[57]。

 

对于非植入式BCI,临床医生有责任为患者定制个性化的BCI治疗,以适应患者个体之间的神经多样性和个体内部的神经变异性,也有责任保护患者的神经隐私区、协助患者做出真实的生活选择和帮助患者行使和分享代理权等[61]。

 

2.17 BCI技术带来的神经隐私问题很严重

 

一些BCI研发者、一些BCI产业转化者和一些媒体在报道或讨论BCI技术伦理问题时,认为BCI技术带来的神经隐私问题很严重。脑信号中究竟隐含了BCI受试者或用户的哪些个人隐私信息(如是否含有年龄、个性、爱好、身体、行为或个人经历等隐私信息)?目前尚未明确。尽管BCI技术采集的受试者或用户中枢神经数据可能隐含了他们的隐私信息(如疾病信息等),然而,医生有责任帮助患者建立和管理与BCI设备收集和控制的信息相关的神经隐私区域[61]。

 

除此而外,在技术层面,可采用安全的加密算法对相关神经信息进行加密,使得难以解读隐私,在法律层面,对通过BCI非法收集他人中枢神经信息的行为,由与侵犯隐私相关的法律法规进行处置[57]。因此,BCI技术带来的神经隐私问题并没有一些人想象的那么严重。

 

03 讨论

对于BCI的现状和未来,不同的人有不同的观点,任何观点都会经历时间和实践的检验,不断地修正已有的观点。本文中的一些观点是我们目前的观点,随着BCI技术的发展,我们也会更新自己的观点。我们相信BCI对特定个体具有潜在的重要应用,期待BCI可持续地发展。

 

本文阐述的对BCI的若干大不准确或错误认知与误导性宣传,不同的人也可能有不同的意见,一些问题需要进一步讨论。

 

3.1 BCI技术的局限性和极限性

 

可能需要认识到,任何技术都有局限性(缺点或弱点)和极限性(最大潜力或边界),不是无所不能,BCI技术也不例外。

 

BCI技术的局限性可能体现在其依赖于当前的神经科学和工程技术水平,这限制了其应用范围和效能。例如,当前BCI系统的受试者或用户体验感或满意度并不高,可能导致他们视觉疲劳或承担心理负荷。一些BCI系统要求他们进行较长时间的学习和适应,且解码的准确性、稳定性和响应时间方面的不足可能限制了其功效或可用性。目前,植入式BCI的安全性使受试者或用户有顾虑。

 

BCI的极限性可能体现在该技术本身的理论和实践边界。尽管不断有新的研究和技术进步,但BCI在解读复杂脑活动和意图、实现高度个性化的交互方面仍面临极大挑战。

 

3.2 目前的BCI能做什么?做到了什么程度?不能做什么?

 

目前,实验研究表明,BCI的潜在功效包括:监测(利用BCI系统监测和评估个体脑状态);替代(BCI系统的输出可以取代由于损伤或疾病而丧失的自然输出);改善/恢复(主要针对康复领域,改善某种疾病的症状或恢复某种功能);增强(主要是针对健康人而言,实现机能的提升和扩展);补充(主要针对控制领域,增加脑控方式,作为传统单一控制方法的补充,实现多模态控制)。

 

目前,BCI主要在实验室演示或临床研究验证和测试阶段,对特定的个体具有一定的功效。然而,BCI系统的可用性、功效、用户满意度和使用情况有待大幅提高。

 

在当前技术、知识和资源条件下,正如前面所言,BCI不能解读个体的任意意图或思维,只能以一定精度识别事先设计好的一组心理任务或指定的一组外部刺激;不能由BCI“下载”人的意念或记忆到计算机;不能由BCI向大脑“上传”或“写入”意图或信息。

 

3.3 当前BCI的产业转化现状如何?有哪些途径将其转化为实际应用?

 

目前,功效显著、安全可靠、批准上市销售的BCI系统较少,少数已批准上市销售的BCI系统主要是为特定疾病的患者设计的。为健康个体在特定情景下使用的BCI产品较少,其功能较单一。多数BCI研发还在临床阶段,临床周期比较长。当前以BCI科研产品销售为主,医疗产品的准入周期特别长,尤其是创新的东西。正如前面所提,由于BCI领域还处于起步阶段,市场规模尚不明确,这给潜在的制造商带来了高商业风险[25]。

 

人们最期待的BCI应用可能是首先在医学临床应用。建议选准并聚焦特定疾病患者的需求,即确定BCI最佳或最适合的应用场景,进行定制的个性化设计,验证并显著提高功效,以实现产业转化。BCI难以对众多的疾病都有疗效或康复作用,但可以针对特定几种“最适合的或适用的障碍”,如可以考虑聚焦脑卒中以及脊髓损伤患者的运动功能康复。

 

3.4 对于BCI的潜在应用,哪些可能近期落地,哪些未来五年之内,哪些未来十年之内,哪些是梦想的状况?

 

对该问题的看法,不同的人有不同的观点或预测。在近期内,可能实际应用的BCI系统,包括用于上肢或下肢康复的无创BCI设备,以帮助中风等患者恢复上肢或下肢的功能,还包括简单的娱乐和游戏应用以及基于BCI的脑状态监测。五年内可能出现实用的、更复杂的BCI控制设备,例如BCI精细控制的假肢,以及更高级的BCI神经康复技术。十年内可能出现更高级的脑机交互应用,如复杂的神经增强设备。某些被视为“梦想”的应用,例如直接的脑对脑通信,可能还需要更长的时间才能实现,如果它们根本上是可能的话。

 

3.5 有无必要开展“对抗BCI系统的研究”?

 

“对抗BCI系统的研究”旨在干扰、攻击或破坏BCI系统的安全性和稳定性,寻找对抗BCI系统的方法或策略,可能包括通过不正当手段影响其性能或破坏其功能。这里的“对抗”是动作或行为,目标是BCI系统。与此相反,BCI系统研究旨在提高BCI系统的稳定性、可靠性或鲁棒性,是目前BCI研究界正面临的挑战,包括BCI系统如何处理对抗性信号、噪音或攻击等,探索BCI系统在对抗性环境或条件下的表现。

 

BCI的目的是提高患者、残障人士或健康个体的生活质量或工作效率。有人认为,BCI技术仍处于初级阶段,极大的挑战摆在我们面前,BCI技术的突破需要多学科科学家的共同努力[26],缩小研究与实际应用之间的差距[5]。目前BCI系统还比较脆弱,破坏或对抗脆弱的BCI系统相对比较容易。例如,基于EEG的BCI系统中EEG信号处理面临的障碍包括EEG信号的信噪比低、空间分辨率低、伪迹强烈(如眼球移动、线路噪声、电缆移动等引起的伪迹)等,该类系统的稳定性、准确性或可靠性不高。然而,也有人认为有必要开展对抗BCI系统的研究。

 

3.6 减少对BCI不准确或错误的认知与误导性宣传的建议

 

公众对BCI技术不准确或错误的认知,与一些BCI研发者、BCI制造商、BCI技术监管者和一些媒体的误导性炒作有关。为避免或停止对BCI功效的夸大或炒作宣传,应增加对公众BCI的教育,准确介绍BCI技术的基础知识、当前状态和潜力。应为BCI研究和产品设立评价标准(如功效、可用性、用户满意度和使用情况等),并确保发布的信息是客观的。应鼓励媒体和BCI相关企业进行负责任的报道和宣传,避免为了利益误导大众或消费者。

 

(1)对公众科普BCI

 

目前,一些公众对BCI的预期过高,与其实际技术能力之间存在差距。为缩小这种差距,应提高公众对BCI技术的科学认知,开展对BCI正确或科学的科普活动,减少对BCI的偏差认知和过高期待。建议展示BCI技术的实际案例研究和限制,以鼓励基于事实的理解和讨论。

 

向公众提供准确的BCI科普知识很重要。可出版BCI科普书籍,开展BCI科普宣传活动,如BCI公开课程、在线教育平台或组织BCI专家讲座等方式,以普及BCI技术的基本原理、发展现状和潜在用途。在向公众科普BCI时,应避免不科学、不客观、误导性或炒作性的科普。

 

(2)BCI研发者的责任

 

BCI研发者应深刻理解BCI技术,理性的认知BCI技术的成熟度与现实局限,客观评价BCI技术当前的发展水平、已经实现的功能以及存在的局限性。认识到BCI技术成熟度与公众对BCI的普遍认知(通常是不准确或错误的认知)之间的差距。

 

(3)BCI制造商的责任

 

BCI制造商在融资阶段或追求利润时,应避免炒作、虚假广告或宣传BCI,也应避免采用不正当手段,提供假冒伪劣BCI产品,损害消费者权益。在销售BCI时,应为BCI用户提供详尽的指导和培训,确保他们正确理解和使用BCI技术。

 

(4)BCI技术监管者的责任

 

一些BCI技术监管者应提高自己的BCI技术专业水平,科学、客观和理性的评价BCI技术的成熟度、现实局限和产业转化前景,避免对BCI不准确或错误认知与误导性宣传。

 

(5)报道BCI的媒体的责任

 

媒体在报道BCI技术时,应避免被一些BCI研发者、BCI产业转化者/制造商、BCI技术监管者操控,提供不准确的信息或炒作。对媒体报道的BCI相关内容应由科学严谨的BCI专家审查。

 

通过以上建议,有望减少公众对BCI技术的误解,提高他们对这一前沿技术的正确理解,以促进这项技术负责任的发展。此外,跨学科合作可以集合不同领域的知识和资源,共同解决BCI技术发展中的关键科学和工程问题,并加强与伦理学、法律和社会学等领域的合作,以确保BCI技术的发展既科学又符合伦理和法规要求。

 

04 结束语

 

本文针对一些公众对BCI存在不准确或错误的认知,以及一些媒体,甚至一些BCI研发者、BCI制造商或BCI技术监管者对BCI存在误导性或炒作的宣传,阐述了BCI若干不准确或错误认知与误导性宣传,并给出减少对BCI不准确或错误认知与误导性宣传的建议。

—— End ——

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