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探索腦波與心電感測 神念科技甘做先驅探索市場
十年磨一劍

【作者: 施莉芸】   2019年03月11日 星期一

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圖一 : 神念科技東南亞區總經理楊貴吉(左)與神念科技事業開發經理楊士菁(攝影/施莉芸)
圖一 : 神念科技東南亞區總經理楊貴吉(左)與神念科技事業開發經理楊士菁(攝影/施莉芸)

專注於腦波/心電感測解決方案開發的神念科技(NeuroSky),由人稱「腦波先生」的創辦人兼執行長楊玉士自2006年於美國矽谷籌組成立,在開發初期正巧搭上STAR WARS「隔空移物」在美國市場的熱潮,籌組沒幾年便以有限的經費一炮打響市場應用風潮。


神念科技開發的腦機介面與醫院所使用的腦波偵測是相同的技術,神念科技事業開發經理楊士菁指出,「做腦波儀沒什麼,但如果做出人人都可以穿戴的腦波儀,或許可以開啟一連串創新的應用!」


搭配各項演算法 使應用領域更加多元

這樣子的想法,透過楊玉士所籌組的IC設計公司,並搭配演算法,竟成功將醫院龐大的腦波儀縮小成可穿戴式偵測器。楊士菁回憶起當年創辦時執行長的發想表示,起初所開發的腦波晶片,不僅能夠作為玩具產品的開發,更能夠透過遊戲幫助孩童提升專注力。


她接著說明,當時美國前三大玩具公司中,就有兩間同時採用這類科技,透過「隔空移物」玩具,使孩童在遊戲中了解如何提升自身專注力,並透過專注力移動物品。


除了應用於玩具、透過耳機判讀腦波辨識歌曲喜愛程度,以及AR/VR…等娛樂用途外,在駕駛專注、疲勞程度及睡眠品質監控上,腦機介面也都能夠提供協助判讀。


神念科技東南亞區總經理楊貴吉接著指出,目前無論台灣或東南亞地區,都有不少合作廠商希望將腦機介面應用於教育上,由於這塊領域應用範圍相當廣泛,從幼兒教育、成人教育到提高國民科學素養的STEM教育(Science、Technolog、Engineering、Math四字縮寫之簡稱),因此短期目標將會落在教育用途的開發上。



圖二 : 楊貴吉指出,在美國,玩具是一個十分具優勢的應用切入面向,如何找到這類perfect是現在需要思考的問題。(攝影/施莉芸)
圖二 : 楊貴吉指出,在美國,玩具是一個十分具優勢的應用切入面向,如何找到這類perfect是現在需要思考的問題。(攝影/施莉芸)

他接著解釋,透過腦機介面的使用與演算法的搭配,不僅能夠應用在幼兒教育上,幫助孩童了解自身能夠專注的方式,在成人教育上,透過不同演算法,將能夠協助在邏輯、同理心、領導力…等人格特質上的訓練。


以腦機介面的發展而言,大致可分為生物感測器、演算法,以及應用層面發想三大部分,而各階段面臨困境各不相同。

另一方面,神念科技也持續專注於腦機介面在技術及演算法上的更新。神念科技東南亞區總經理楊貴吉說明,腦機介面(brain-computer interface, BCI)可分為前端的生物感測器(Biosensor)、演算法以及應用層面三大部分,在不同時期也面對不同的困境與考驗。


楊貴吉接著指出,在開發初期所面臨的困難主要在於感測器的開發,由於腦波訊號相當微弱,因此前期主要著重於技術的開發及突破;而在演算法上,神念科技從初期的玩具至近期的教育市場,針對不同應用領域開發了各項對應的演算法,並利用機器學習與深度學習加強後端數據的邏輯歸納。


應用開發不僅需各方人馬投入 更須找尋對的切入時機

近年則專注於應用領域的開發上,楊士菁指出,各國開發的應用部分取決於其民族性,以美國而言,玩具是一個非常好的切入市場,也是當初開發的玩具發售成功的原因。


楊士菁苦笑說,台灣分公司成立至今已經五年多,起初設立目的是希望能夠靠近製造商,藉其基礎打向國際市場。


然而,透過一段很長時間的摸索與提案,楊士菁便體悟到,光靠硬體廠商其實無法成就這件事情,而神念科技也僅是提供上游的技術,「要成就一個可獲利的應用服務,需要不同的角色投注進來。」


在應用層面不但需要不同領域的專家一起參與發想,楊貴吉直言,「如何找到像玩具一樣的perfect market,也是現在腦機介面領域大家都遇到的問題。」同時他也坦言,最大的困難並非如何將使用者與機器達到真正的互動,而在於切入的機會。



圖三 : 神念科技的感測技術平台提供了促進大腦健康各種應用程式發展的基礎,並提供OEM低成本的晶片模組完整解決方案。(攝影/施莉芸)
圖三 : 神念科技的感測技術平台提供了促進大腦健康各種應用程式發展的基礎,並提供OEM低成本的晶片模組完整解決方案。(攝影/施莉芸)

神念科技雖然早就看到穿戴裝置的市場,也在7年前開始籌備,並掌握核心技術,不過無奈當時法規未明,且市場也無法接受,「找到對的時間點是最困難的事。」楊貴吉感嘆,「當時不是對的時間、客觀環境並不支持,等於說創新創得太早了。」


近年法規及市場態度都逐漸好轉,神念科技也終於等到這個機會,有了前幾年滑鐵盧的經驗,他們決定改變策略。

由於先前做過太多夭折的案子,使得神念科技現在在客戶的挑選上會更加嚴謹。楊士菁解釋,完整的配套方案並非全然的挑選要素,而是要看客戶是否擁有對的市場應用發想。


楊貴吉舉例,過去很多客戶跑來找我們,卻完全沒有頭緒,而是看到別人在做,所以他也想做,「所以我們會選擇是因為,很多客戶是搞不清楚為甚麼要做這個東西。」他更直言,「只要客戶明確的知道他要的是甚麼,以及知道為甚麼要做,其他我們都可以幫他。」


「以前我們是憑著一股熱誠,可以說是我們試圖拉著客戶跑,而五年下來客戶終於懂了,市場也終於上線,在呼叫他們了,」楊士菁笑說,「現在就等客戶拉著我們跑,看他們需要甚麼,我們的資源就上了!」


楊貴吉指出,受惠於各大廠相繼推出新品,目前整體社會、市場氛圍等客觀條件都已逐漸到位,對穿戴式裝置的接受度也逐漸提升,而神念科技在前端感測器及演算法上開發都已臻成熟,未來除將持續投入開發能量外,也將繼續找尋對的應用。


[技術小百科]如何提取腦波?

腦機介面(brain-computer interface, BCI),是在人或動物腦與外部裝置間建立的直接連接通路,簡言之,就是大腦與機器間溝通的介面,可以透過意念與外接溝通,而無需使用傳統神經肌肉傳達途徑。



圖四 : 腦機介面(BCI)是在人或動物腦與外部裝置間建立的直接連接通路。
圖四 : 腦機介面(BCI)是在人或動物腦與外部裝置間建立的直接連接通路。

事實上,人腦在思考的時候會發出腦電波Electroencephalogram,是一種使用電生理指標記錄大腦活動的方法,在大腦處於活動狀態時,大量神經元同步發生的突觸後,電位經總和後形成。當腦電波產生之後,通過晶片感測器探知。整個過程首先需要腦電算法,然後透過數據分析,在硬體設備端口將核心數據存儲,最終應用於終端設備。


腦機介面應用的第一步是從人腦提取腦波,醫學上腦波測量的方法包含以下三大類:


電生理性(Electrical)

1.Intracortical recordings:


需要手術打開頭蓋骨,侵入大腦皮層電極提取訊號,這是最深入大腦且最直接取得高品質腦波訊號的方法。


2.大腦皮質腦波圖(Electrocorticography, ECoG):


需要手術打開頭蓋骨,把電極平放在大腦皮層上與硬腦膜下的半侵入式方法。


3.腦電圖(Electroencephalography, EEG):


不需手術,透過電極貼片在頭皮上量測腦波的非侵入式方法。


電磁性(Magnetic):

全頭型腦磁圖(Magnetoencephalography, MEG)


功能性(Metabolic):

1. 功能性磁振造影(Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI)


2. 近紅外分光光度法(NIRs)


綜觀上述提取腦波訊號的技術原理,符合可攜帶式、快速安全、低成本,不需要高端的技術支援的方法就是腦電圖Electroencephalography, EEG方法。


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