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探索脑波与心电感测 神念科技甘做先驱探索市场
十年磨一剑

【作者: 施莉芸】2019年03月11日 星期一

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图一 : 神念科技东南亚区总经理杨贵吉(左)与神念科技事业开发经理杨士菁(摄影/施莉芸)
图一 : 神念科技东南亚区总经理杨贵吉(左)与神念科技事业开发经理杨士菁(摄影/施莉芸)

专注於脑波/心电感测解决方案开发的神念科技(NeuroSky),由人称「脑波先生」的创办人兼执行长杨玉士自2006年於美国矽谷筹组成立,在开发初期正巧搭上STAR WARS「隔空移物」在美国市场的热潮,筹组没几年便以有限的经费一炮打响市场应用风潮。


神念科技开发的脑机介面与医院所使用的脑波侦测是相同的技术,神念科技事业开发经理杨士菁指出,「做脑波仪没什麽,但如果做出人人都可以穿戴的脑波仪,或许可以开启一连串创新的应用!」


搭配各项演算法 使应用领域更加多元

这样子的想法,透过杨玉士所筹组的IC设计公司,并搭配演算法,竟成功将医院庞大的脑波仪缩小成可穿戴式侦测器。杨士菁回忆起当年创办时执行长的发想表示,起初所开发的脑波晶片,不仅能够作为玩具产品的开发,更能够透过游戏帮助孩童提升专注力。


她接着说明,当时美国前三大玩具公司中,就有两间同时采用这类科技,透过「隔空移物」玩具,使孩童在游戏中了解如何提升自身专注力,并透过专注力移动物品。


除了应用於玩具、透过耳机判读脑波辨识歌曲喜爱程度,以及AR/VR…等娱乐用途外,在驾驶专注、疲劳程度及睡眠品质监控上,脑机介面也都能够提供协助判读。


神念科技东南亚区总经理杨贵吉接着指出,目前无论台湾或东南亚地区,都有不少合作厂商希??将脑机介面应用於教育上,由於这块领域应用范围相当广泛,从幼儿教育、成人教育到提高国民科学素养的STEM教育(Science、Technolog、Engineering、Math四字缩写之简称),因此短期目标将会落在教育用途的开发上。



图二 : 杨贵吉指出,在美国,玩具是一个十分具优势的应用切入面向,如何找到这类perfect是现在需要思考的问题。(摄影/施莉芸)
图二 : 杨贵吉指出,在美国,玩具是一个十分具优势的应用切入面向,如何找到这类perfect是现在需要思考的问题。(摄影/施莉芸)

他接着解释,透过脑机介面的使用与演算法的搭配,不仅能够应用在幼儿教育上,帮助孩童了解自身能够专注的方式,在成人教育上,透过不同演算法,将能够协助在逻辑、同理心、领导力…等人格特质上的训练。


以脑机介面的发展而言,大致可分为生物感测器、演算法,以及应用层面发想三大部分,而各阶段面临困境各不相同。

另一方面,神念科技也持续专注於脑机介面在技术及演算法上的更新。神念科技东南亚区总经理杨贵吉说明,脑机介面(brain-computer interface, BCI)可分为前端的生物感测器(Biosensor)、演算法以及应用层面三大部分,在不同时期也面对不同的困境与考验。


杨贵吉接着指出,在开发初期所面临的困难主要在於感测器的开发,由於脑波讯号相当微弱,因此前期主要着重於技术的开发及突破;而在演算法上,神念科技从初期的玩具至近期的教育市场,针对不同应用领域开发了各项对应的演算法,并利用机器学习与深度学习加强後端数据的逻辑归纳。


应用开发不仅需各方人马投入 更须找寻对的切入时机

近年则专注於应用领域的开发上,杨士菁指出,各国开发的应用部分取决於其民族性,以美国而言,玩具是一个非常好的切入市场,也是当初开发的玩具发售成功的原因。


杨士菁苦笑说,台湾分公司成立至今已经五年多,起初设立目的是希??能够靠近制造商,藉其基础打向国际市场。


然而,透过一段很长时间的摸索与提案,杨士菁便体悟到,光靠硬体厂商其实无法成就这件事情,而神念科技也仅是提供上游的技术,「要成就一个可获利的应用服务,需要不同的角色投注进来。」


在应用层面不但需要不同领域的专家一起叁与发想,杨贵吉直言,「如何找到像玩具一样的perfect market,也是现在脑机介面领域大家都遇到的问题。」同时他也坦言,最大的困难并非如何将使用者与机器达到真正的互动,而在於切入的机会。



图三 : 神念科技的感测技术平台提供了促进大脑健康各种应用程式发展的基础,并提供OEM低成本的晶片模组完整解决方案。(摄影/施莉芸)
图三 : 神念科技的感测技术平台提供了促进大脑健康各种应用程式发展的基础,并提供OEM低成本的晶片模组完整解决方案。(摄影/施莉芸)

神念科技虽然早就看到穿戴装置的市场,也在7年前开始筹备,并掌握核心技术,不过无奈当时法规未明,且市场也无法接受,「找到对的时间点是最困难的事。」杨贵吉感叹,「当时不是对的时间、客观环境并不支持,等於说创新创得太早了。」


近年法规及市场态度都逐渐好转,神念科技也终於等到这个机会,有了前几年滑铁卢的经验,他们决定改变策略。

由於先前做过太多夭折的案子,使得神念科技现在在客户的挑选上会更加严谨。杨士菁解释,完整的配套方案并非全然的挑选要素,而是要看客户是否拥有对的市场应用发想。


杨贵吉举例,过去很多客户跑来找我们,却完全没有头绪,而是看到别人在做,所以他也想做,「所以我们会选择是因为,很多客户是搞不清楚为甚麽要做这个东西。」他更直言,「只要客户明确的知道他要的是甚麽,以及知道为甚麽要做,其他我们都可以帮他。」


「以前我们是凭着一股热诚,可以说是我们试图拉着客户跑,而五年下来客户终於懂了,市场也终於上线,在呼叫他们了,」杨士菁笑说,「现在就等客户拉着我们跑,看他们需要甚麽,我们的资源就上了!」


杨贵吉指出,受惠於各大厂相继推出新品,目前整体社会、市场氛围等客观条件都已逐渐到位,对穿戴式装置的接受度也逐渐提升,而神念科技在前端感测器及演算法上开发都已臻成熟,未来除将持续投入开发能量外,也将继续找寻对的应用。


[技术小百科]如何提取脑波?

脑机介面(brain-computer interface, BCI),是在人或动物脑与外部装置间建立的直接连接通路,简言之,就是大脑与机器间沟通的介面,可以透过意念与外接沟通,而无需使用传统神经肌肉传达途径。



图四 : 脑机介面(BCI)是在人或动物脑与外部装置间建立的直接连接通路。
图四 : 脑机介面(BCI)是在人或动物脑与外部装置间建立的直接连接通路。

事实上,人脑在思考的时候会发出脑电波Electroencephalogram,是一种使用电生理指标记录大脑活动的方法,在大脑处於活动状态时,大量神经元同步发生的突触後,电位经总和後形成。当脑电波产生之後,通过晶片感测器探知。整个过程首先需要脑电算法,然後透过数据分析,在硬体设备端囗将核心数据存储,最终应用於终端设备。


脑机介面应用的第一步是从人脑提取脑波,医学上脑波测量的方法包含以下三大类:


电生理性(Electrical)

1.Intracortical recordings:


需要手术打开头盖骨,侵入大脑皮层电极提取讯号,这是最深入大脑且最直接取得高品质脑波讯号的方法。


2.大脑皮质脑波图(Electrocorticography, ECoG):


需要手术打开头盖骨,把电极平放在大脑皮层上与硬脑膜下的半侵入式方法。


3.脑电图(Electroencephalography, EEG):


不需手术,透过电极贴片在头皮上量测脑波的非侵入式方法。


电磁性(Magnetic):

全头型脑磁图(Magnetoencephalography, MEG)


功能性(Metabolic):

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


2. 近红外分光光度法(NIRs)


综观上述提取脑波讯号的技术原理,符合可携带式、快速安全、低成本,不需要高端的技术支援的方法就是脑电图Electroencephalography, EEG方法。


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