小水智能:“脑机+通讯”切入脑机接口领域,布局下一代人工智能

作者: 车维维 2021-11-22 08:00

“意念控制”“人机交互”“脑控智能”,这些很容易让人联想到科幻电影的场景正在悄然进入我们的世界中。

 

今年年初,特斯拉CEO埃隆·马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink通过将脑机装置植入猴子大脑,实现猴子通过意念玩乒乓球游戏,脑机接口又一次吸引了国内外众多科技企业和投资机构的视线。7月,Neuralink完成C轮融资,筹集资金2.05亿美元,成为该领域迄今为止规模最大的融资。

 

事实上,脑机接口并不是一个新兴事物。早在上世纪70年代,美国神经学家Eberhard Fetz通过训练猴子的思考活动触发启动仪表盘,完成了第一个真正意义上的的脑机接口实验。到现在,脑机接口主要应用在医疗和教育领域,还有很大的探索空间。

 

小水智能成立于2013年,专注打造以脑机交互、通讯、语音、视觉、AIoT及数据技术为核心的开放式AIPaaS智能交互云平台,自研芯片级内核算法,完成行为识别分析及数据分析计算,致力于极速、低成本部署高性能、高可靠实用的“智慧+”软硬件融合解决方案,助力各行各业数字化、网络化、智能化转型升级。

 

2021年,小水智能加大脑机交互技术的投入力度,开始布局脑机接口领域。与其他入局者不同的是,小水智能自带通信技术光环,致力于解决脑电波信号采集和传输过程高并发的数据丢包问题,助力脑机接口技术升级。

 

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脑机接口技术原理 图源:小水智能

 

“脑机+通讯”切入脑机接口领域

 

成立至今,经过近6年的快速发展,小水智能营业额达到3个亿,净利突破2800万。小水智能并不是一家医疗企业,作为在AI领域已找到适合自身的盈利方式的企业,为何选择踏入新的领域?而作为脑机接口领域新入局的玩家,未来又将如何布局?动脉网与小水智能总裁孙雪峰进行了一次深度访谈。

 

小水智能总裁孙雪峰向动脉网介绍了小水智能从创立之初到现在经历的三个发展阶段。

 

第一阶段:2016年,小水智能AI战略正式启动。创立之初,小水智能做的是云通讯业务,将三大运营商的短信通道汇集到AIPaas平台,通过API接口与SDK,为企业客户提供短信验证码等云通讯服务。

      

第二阶段:2017年开始,智能语音业务开始向前发展,带来了更为广阔的市场空间。小水智能抓住这个时机,将智能语音与客服结合,切入AI语音领域,推出中国移动AI语音秘书,替换其已有的语音漏电提醒,为用户提供代接电话、来电归类等AI语音助理服务。

 

第三阶段:小水智能开始涉足物联网领域,基于AIPaas平台,完成行为识别分析及数据分析计算,部署高性能、高可靠实用的“智慧+”软硬件融合解决方案,助力各行各业智能化、数字化、网络化转型升级。代表案例:海康的无线摄像头,蜂巢取货柜,小牛电动车,滴滴等行业头部客户的物联网功能模块。

 

“无论是基于文本、语音、视频的交互,抑或是基于互联网的交互,本质都是将不同的应用场景用通讯的能力体现出来。而脑机交互实际上也是人与计算机进行更充分的信息通信过程。”孙雪峰这样来解释脑机交互过程。

 

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AIPaaS智能交互平台

 

对于为何要进入脑机接口领域,孙雪峰表示:“我们本身不是医疗企业,但是脑机接口领域实际上是最重要也是离我们最近的应用场景。在VR技术不断发展的环境下,未来趋势是人要跟智能设备、机器人和互联网进行大量的有效链接,这是通信应用市场一个巨大的机会,也是我们对脑机接口领域进行投入和战略布局的核心思考。”

 

目前脑机接口技术发展还不够成熟,需要攻克多个技术难题。从通信层面来说,数据采集足够充分是一切的基础。无论是哪个领域的应用通信,第一个层面都涉及到数据采集,而在这方面脑机接口正面临着巨大的挑战,过去都在用传统材料进行脑电波采集,需要引入更创新的材料。

 

其次,采集过程要始终围绕患者进行,这意味着采集方式要足够方便便捷。而在数据处理层面,随着实时采集的数据量越来越大,高并发的数据丢包问题以及如何在数据传输和信号放大过程保证数据完整性,这是第二个挑战,需要通信领域的专家来参与解决。

 

最后,在当前的脑机接口领域,数据和算法实际上是没有共享的,不同的实验室和团队有自己的样本数据,并在不断采集新的样本数据。这两方面的共享事实上是很迫切的,这是第三个挑战。

 

小水智能有着自己独特的通信领域的技术优势和背景。小水智能CTO刘彬有20多年通信/互联网研发经验,是华为、中兴等知名通信企业的芯片应用研究专家。公司与微电子领域的研究所合作,围绕采集到的信号,利用专业芯片进行信号放大,来解决高并发的数据传输丢包问题,以及在噪声处理过程,应用最好的算法提高信号处理能力和效率。

 

在算法层面,小水智能跟全球领先的研究情感脑机接口的高校合作,通过脑电波信号分析用户的愤怒、快乐、抑郁、焦躁等情绪的能力,以及运动想象的能力。目前这方面的算法研究已经应用到难治性抑郁症的治疗,癫痫患者的治疗,以及老年痴呆症治疗等医疗领域。通过合作,将这些算法能力放到AIPaas平台,可以服务更多用户和行业从业者,应用到日常睡眠监测、轻度抑郁症日常监测等领域。


液态金属构建脑机接口采集单元

 

目前,小水智能在跟很多科研院所、高校进行深度合作。数据采集方向,与中国科学院理化技术研究所合作开展了液态金属应用与脑机接口的信号搜集与传输,中科院理化所在液态金属领域已经有了15年的世界领先的实践和积累。

 

孙雪峰介绍:“液态金属的好处之一是富有弹性。原来采集脑电波数据是用金属导线和干电极实现的,材料的硬度和采集器的复杂度都很高。而我们现在尝试用液态金属把它变得更轻更薄,像一个创可贴贴在额头上,通过液态金属导线采集脑电波信号,实现整个传输过程。好处之二是,液态金属技术已经可以做到微米级触点,原来只能实现1个通道的脑电波信号采集器,利用液态金属可以做8个通道的信号采集,采集到的信息更充实,数据量也更大,算法专家的核心价值才有用武之地。”

 

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技术亮点

 

小水智能研发的智慧安全帽产品,通过脑电识别能力可监测工人的疲劳状态,目前已经在中国建筑进行商业试点。智慧安全帽在前额位置设置了头戴式监测传感器,当建筑工人高空作业、危险作业时,可以实时监测其脑电波数据,并通过设置在安全帽侧向的4G物联网模块传输到地面指挥中心,指挥中心服务器接收到数据之后通过算法进行分析,可以实时识别工人是否处于疲劳状态,第一时间发出预警信号。

 

后续小水智能也将把这个技术推广到更多的应用场景中去,比如对军人的疲劳状态进行识别与监测等。

 

小水智能还与国家重点医院的骨科中心合作,通过脑机接口跟外骨骼对接,做临床患者数据监控,制定个性化的康复解决方案。孙雪峰表示,现有的外骨骼市场都是被动运动,实际上是通过外骨骼带动人体运动,加上脑机接口之后可以化被动运动为主动运动,实现患者通过脑神经元发出信号,脑机接口识别信号传递给外骨骼,再带动外骨骼形成主动运动。目前该项目处于立项阶段。

 

孙雪峰表示:“我们希望通过合作,把这些算法能力放到AIPaas智能交互平台,帮助脑机接口领域的所有参与者实现即取即用的服务能力。避免专家和研发资源的重复利用,把有限的科研经费、研发费用和人力充分利用,使脑机接口领域的参与者可以发挥各自领域的专长。”


脑机接口未来将走向何方?

 

人脑的潜力几乎是无限的,脑机接口可以在大脑和外部设备之间创建连接通路,既可以用于神经修复,解决目前人类遇到的某些疾病问题,也可以增强人体自身功能。孙雪峰表示:未来的脑机接口市场将走向三个场景:

 

第一是帮助。人类要把遇到的疾病问题解决掉,就需要用脑机接口的技术帮助疾病人群恢复健康,这是我们看到的未来最重要的一个趋势。

 

第二是强化。比如说脑机联合外骨骼的应用。针对老年人行动不便时,可以不用拄拐杖,不去坐轮椅,也能够正常站立和行动。而针对轻医疗领域,可以应用在抑郁症的日常监测、睡眠质量监测等来辅助专业的医生进行诊断与个性化实施治疗方案。

 

第三是消费。这个市场更加的广阔。通过识别脑电波参与VR互动,将意念在数字化的世界里呈现出来。这在教育领域,比如说围绕孩子的专注度提升训练中,也有很广泛的消费市场。

 

而要到达这样的未来,还面临着很多挑战。对此,孙雪峰认为:“脑机接口领域是一个跨学科领域,但行业从业人才大多是医疗领域专家,虽然最近几年也有AI领域科学家进入到医院临床阶段,总体来看,人才尤其是复合型人才还是非常有限的。然后是材料的挑战,如何降低实验室成本,提高产品便捷性,使产品真正的走入到消费者或者是患者的日常生活里去,需要材料真正达到消费级应用,才能够展开更为广泛的商业化推广。最后是核心技术的突破,国内最顶级的研究成果其实还是从科研院所的实验室里面产生的,这也是我们跟中科院等科研院所及高校建立合作的原因。”

 

快速发展的6年,小水智能的年营业额达到3亿元,相当于找到了自身良性发展之路。除此之外,小水智能也有更加长远的布局。下一步,除了继续扩大已有的通信及物联网领域业务,小水智能将加强与脑机接口领域顶尖科学家的合作,推动实验室科研成果完成商业化的落地应用,真正实现让“物理世界与数字世界链接得更加智能”的企业愿景。

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