12月21日,在第二届南渡江智慧医疗与康复产业高峰论坛上,杭州回车电子科技有限公司联合创始人、CTO童路遥在题为《脑机接口与虚拟现实》的演讲中,介绍了脑机接口技术和虚拟现实技术的基本概念和原理,并就这项前沿技术在精神健康类疾病康复中的应用、在精神健康类疾病康复中的优势和挑战,以及在精神健康类疾病康复中的未来展望进行了分享。
杭州回车电子科技有限公司联合创始人、CTO童路遥
资料显示,回车科技是一家混合脑机接口公司,致力于将脑电、心率等多维度生理信号与元宇宙VR、AR等新形态产品相融合,创造出一系列应用于心理健康及教育领域的产品,涵盖失眠干预、认知障碍康复、抑郁症干预、高效教学等领域。
作为国内唯一一家拥有硬件、软件和算法全流程国产化能力的脑机接口公司,回车科技拥有70多项核心知识产权,其中包括30多项发明专利。从脑机接口最底层的芯片到电极,再到应用和产品,整个链条全部实现自主研发和可控。
芯片方面,2021年回车科技与中科院半导体所共同研发的非侵入式国产脑机接口采集芯片,结束了芯片长期依赖国外的历史在性能、成本和交期上都有很大的优势,使得脑机接口技术的大规模应用成为了可能。
电极一直是脑机接口领域需要突破的重要方向,特别是消费级设备,需要满足舒适性、耐久性、信号质量稳定性、生物相容性等特点。非侵入式电极主要采集毛发覆盖区域脑信号,所以梳状电极都是刚性的,佩戴在头会有痛觉。此外梳状电极的镀层过去非常容易脱落,在使用了十几次后电极就需要更换。
童路遥表示,回车科技与某国外老牌柔性材料制造公司合作,生产的电极完全满足消费级脑机接口的要求,“目前这款电极能够达到针的柔性,按压三千次以上不会断,镀层可连续使用一年时间,基本不会对导电性有失效的情况。目前已完成信号和佩戴验证。”
基于做消费级产品的经验,回车科技还积累了超过400万组的脑电数据,并利用这些数据来提高算法的准确性。本次论坛上,回车科技还展示了多款有趣的产品,如脑控的意念赛车、脑机接口眼罩、用于冥想的头环等。
全球首款脑控意念赛车2014年推出,主要面向科技馆和展览馆,利用注意力去控制赛车的速度,注意力集中的时候赛车跑得更快。目前已经进驻国家科技馆,以及浙江省科技馆、新疆科技馆等多个省级科技馆,让大众更好地了解脑机接口。此外还与奔驰、宝马、捷豹、本田等车企长期合作,用于新车发布、4S店引流。
2016年推出的第一款脑机接口电波助眠眼罩,可以采集到脑电波,根据大脑的情况用人工智能技术自动生成相应的曲子,让你更快的入眠,期间进行睡眠监测,根据状态控制音量,在合适的时候又把你唤醒。目前累计销量10万+,是国内出货量最多的消费级脑机产品。
用于冥想的双通道脑电+心率头环,用于冥想、放松等场景。国外比较流行大脑的训练,大脑训练的时候很难知道有没有进入状态,或者进入状态的时长有多长。这款产品配合APP内的冥想内容,可以帮助用户更好地了解自己的冥想状态,并持续激励和指导用户进行训练,在冥想专业人群中获得了广泛好评
童路遥特别介绍了最近推出的一款全球最小最轻的脑机接口产品——脑电波睡眠tag。它仅重8克,可以佩戴在耳朵上集成了脑电、心率、血管、体动、体温等多种传感器,可以连续使用48小时,配上充电枪可以使用一个月左右的时间。这是一款支持全天候佩戴的产品,睡觉时压到也没有感觉,“有防水性的设计,也可以戴着洗澡等等。”
这些消费级脑机产品的方向,都是从科研端、医疗端的植入电极型产品,演变成了只是在前额采集信号,主打佩戴更舒适、更轻、更无感,这也是消费型脑机接口产品商业化时面临的最大挑战。
“脑机产品商业化时,必须评估用户购买、使用这个产品的成本,以及给用户带来价值的比较。” 童路遥说到,给用户带来的价值减去成本,不能是负数,而现在很多脑机接口产品都有这个问题。“可能我买了这个东西以后,包括购买和使用的成本,两者加起来获得的价值如果是负的,就很难做到商业化。”
基于这个考虑,近几年AR/VR等XR技术逐渐的成熟,可以和脑机接口很好地结合。由于XR设备本身要佩戴在头部,所以加上脑机接口功能对于佩戴者来说没有其他的成本增加。
据悉,回车科技后续将逐渐把公司战略重心转到脑机接口和XR设备的结合,包括交互方面。这个交互不仅是传统理解的运动交互,还有一部分是情感交互,由于XR设备越来越多地开始集成AI功能,AI也越来越能够理解情感状态,可以形成使用反馈。
数字疗法是由软件程序驱动,以循证医学为基础的干预方案,用以治疗、管理或预防疾病。童路遥认为这是脑机接口离产业化最近的应用领域。目前的数字疗法主要面向与精神健康相关的领域,因为传统药物治疗精神疾病存在副作用、耐药性等问题,数字医疗在该领域的作用逐步显现。
他列举了多种精神健康疾病,如抑郁症、多动症、失眠、成瘾治疗等,脑机接口设备对于疾病早筛、生物反馈式治疗、效果评估等方面都有重要作用,可以通过结合VR的沉浸感和脑机接口的生物反馈来提高治疗效果。
例如在失眠的康复治疗中,会利用VR呈现出非常放松的专业化催眠场景,让用户在十几分钟内睡着;又比如针对戒毒、戒酒等成瘾问题治疗上,会利用沉浸化场景场景让使用者对这个东西产生厌恶;针对强迫症的治疗,会用数字化手段生成比较脏的场景,然后用量表评估你的接受度,并且不断升级帮助医生评估。
回车科技还展示了多款脑机接口与XR结合的产品,包括心理减压放松的脑机VR、认知训练的脑机接口设备等。
童路遥认为,脑机VR领域面临的挑战是目前没有专门面向医疗领域的VR产品,消费级别VR产品本身的设计是面向成人,且更偏向于游戏化的设计。“比如失眠的客户,设备后面有一个大大的电池,是没有办法躺下来睡觉的。另外数据的准确性和可靠性,还需要行业内更多跟踪和优化,内容开发平台和工具也不够完善。”
展望脑机接口设备的未来,他认为从硬件来说需要实现更轻、更舒适、成本更低。“预计未来几年,XR产业会飞速进步,目前我们的设备重量大约是300克左右。另外是数据维度要更丰富,各种各样的生理参数数据才能更好辅助应用的开发。”
从行业的商业模式看,使用者会从原先的医院端,慢慢走向家庭端。“从医院端开始出售脑机治疗设备给客户,这是我们觉得产业到达爆发点的标志。” 童路遥说到,数字疗法面向的精神健康疾病都是慢性病,如果只在医院训练是不够的,“一款几千块钱的设备买回家进行训练也是非常好的商业模式,所以我们认为脑机接口跟XR结合,是最近的一个商业爆发点。”
关于童路遥
回车科技联合创始人、CTO,浙江省神经学会脑机分会成员,主导研发了多款全球首创的脑电波产品,包括脑电波助眠眼罩、脑电波头环和脑波VR等。在失眠康复、冥想、焦虑抑郁康复、阿兹海默康复等多个领域都得到了应用。