網上盛傳的腦電波控制儀有沒有真實性和科學性？

01-09

關於腦電波的研究在實驗室中已經進行了很久。現在用的最多的腦電控制設備基於皮層腦電信號（EEG），現在用的最多的腦電控制信號是比較靜息狀態腦電波和產生身體觸覺反應，視覺反應，運動反應時的腦電波區別進而進行分類。實際上腦電控制儀器不能理解你要做什麼工作，但是他可以區分比如左右手的運動時不同的腦電模式。然後規定左手運動時你所控制的機器做一個特定動作，右手運動時做另一個特定動作。看起來是用腦電波，實際上還是相當於一個狀態開關。通過使用ERD模式，CSP信號預處理和線性分類器，成功率已經可以達到80-90%。這個結果非常依賴於個體，不同的個體的結果差異會很大。

上個答案中區別信號的幅值用以區別不同狀態是非常不完整的理解，實際上即便是區別幅值也不是全頻段的幅值，而是特定頻率段。一般運動中樞的ERD在Alpha波段，ERS可以在beta波段看到。而如果只有有限的測點，那結果非常的差。也不是直接使用幅度對比，有很多不同的信號特徵提取方案，如AR模型，ARMA模型，傅里葉模型及其變化等等。

所以這個東西可以用，但大部分還是實驗室技術。

5月25日更新：

昨天去上海科技館，有個比試腦電波的展品，玩了一下，慘敗。不過這個也是意念控制比較初級的應用了。

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網上盛傳的腦電波控制儀，主要還是說腦電波讓人擁有「意念控制術」吧？

這麼說的話，應該沒有《X戰警》中的X教授的超能力牛。

按照電影的設定，X教授可以：

（1）無需肢體接觸就能讀取別人的思想，即「讀心術」；

（2）在一定半徑範圍內，在人腦中製造幻想，即「思想傳輸」；

（3）藉助腦波強化機，控制任何大腦，即「攝心術」。

好消息是：目前腦科學家和人工智慧專家，已經把X教授的前兩項超能力變成了真事。

壞消息是：效果上差了許多。

這些都是通過腦電波實現的。

所以，要說腦電波控制儀有沒有科學性和真實性，需要具體看是什麼產品。我特別相信，市面上肯定有以「腦電波控制儀」為噱頭搞出的假產品，但是也必須看到，真的已經有腦電波控制的產品面世啦。

如果能夠了解下面這些內容，可能有助於在看到一款產品後，判斷它的科學性與真實性。

1. 腦電波是什麼？

人類大腦是帶電的。

想像一下，你看見霞光、聽見獅吼、聞見茉莉花香、用手指撫摸戀人的額頭，這些動作要想在大腦產生「知覺」，必須先轉變成電信號，然後電光火花沿著長長的神經纖維，一路傳遞到神經中樞。

黑暗森林一般密布的神經纖維上，電火花此起彼伏，整個大腦皮層就像充滿閃電的天空。支持你現在想像的，就是其中一束閃電。如果你「看見」了這一切，感覺到了愉悅，那你大腦海馬體的灰白質區域，也會冉冉升起一簇電火花，然後轉瞬即逝。

最早發現腦電活動的，是英國利物浦皇家醫院一個叫Caton的年輕人。那是1875年，大清光緒元年，他在黑猩猩和和狗的大腦上都記錄到了「電火花運動」。小夥子很興奮，寫了一篇名為《腦灰質電現象之研究》的論文，但可惜沒人理睬他。

直到半個多世紀後，1929年，德國人Berger才真正記錄到人類的腦電波，並製作了第一張人腦腦電圖。從此，幾乎所有的文獻都只提Berger，而沒人想到Caton，科研界有時就是這麼殘酷。

這時科學家發現，原來腦電波，Electroencephalogram，EEG，就是一種非常弱的生物電，可以把它理解成大腦的電器性震動，這些震動的頻率主要在每秒1-30次之間。

腦電波此起彼伏，非常非常多，科學家心想把你們分成幾個大類吧，這項工作很容易。於是，根據每秒震動次數的高低，成年人腦電波被分成了5大類：

有意思的是，腦電波的種類隨著人的身體狀態和生理年齡變化不一。

比如，δ波（1-4 Hz）對應深度睡眠狀態，嬰兒或醉酒的成年人的大腦中也有這種波。

θ波（4-7 Hz）則對應放空冥想狀態，青少年以及受挫折或抑鬱的成年人大腦中，主要是這種波。

α波（8-12 Hz）對應平靜放鬆的狀態，是正常人腦電波的基本節律。

β波（12-25 Hz）則對應思考和解決問題的狀態。

γ波（＞15 Hz）則對應一些病理狀態。

一個很奇怪的發現是，人在死亡後腦電波仍會繼續存在一小段時間。

之前研究者認為這個時間大致在一分鐘左右，主要是類似深度睡眠時的δ波，但今年加拿大的醫生髮現一名患者，在宣布死亡並撤去生命維持系統後，腦電波仍存在了10分鐘38秒。

2. 其實採集腦電波並不難。

在頭皮上放一個金屬電極，可以再加一個放大器，也可以把微電極植入到顱骨內部，目前市面上的商用採集器已經做得很小巧且美觀。

但問題是信息雜訊太嚴重了！

人類大腦有大約860億個神經元，可想而知它們活動時對外發射的腦電波該有多嘈雜。而且，腦電波引起的電壓變化是微伏數量級的，非常容易受干擾，特別是入門級的商用感應器，頭髮長了不行，粉底塗厚了也不行，手機不小心從旁邊晃一下也不行……

所以，在一些偏臨床科研和醫療方面，科學家更傾向於用核磁共振來代替腦電波，或者二者結合起來，對大腦進行觀察和研究，比如監控睡眠，診斷癲癇、腦中風、腦炎或腦瘤等等。

但在其他方面，腦電波還是很有用武之地的。

比如，通信專家早已嘗試把腦電波用在生物識別上，北京郵電大學多年來一直在研究這個。

而人工智慧專家則最關心兩方面的應用：

（1）如果把腦電波的複雜波形轉換成數字，是不是就可以解讀、傳輸其中的信息呢？讀心術與思想傳輸不就成真了？

（2）最起碼，可以用轉換來的數字信號，去控制一些電子設備吧？

3. 讀心術、思想傳輸聽著好，做起來太難

主要是腦電波很難「破解」，假如它真存在某種演算法的話。

所以，目前對腦電波的解碼，基本上類似於一種匹配法。

2010年，美國猶他大學的團隊往實驗者顱骨下植入了16個微小電極，然後讓他重複閱讀10個單詞，分別把對應的腦電波記下來，然後找出每個單詞對應的腦電波。等匹配工作完成後，研究人員面對某個單一信號，就可以猜出來實驗者想的是什麼單詞了，準確率在76-90%之間，但當同時面對10個腦信號時，準確率一下驟降到了28%左右。

2013年，華盛頓大學的團隊還成功在兩個志願者之間，傳輸了一些簡單的腦電波信號，二人共同完成了一款單人射擊遊戲。

文娛方面，2011年，日本Neurowear公司開發上市了一款基於腦電波的可穿戴產品，叫Necomimi，通過感應器掃描腦電波，它可把信息傳遞到終端，最後貓耳朵便會在佩戴者精力集中時豎起來，在放鬆時耷拉下來。2015年，優衣庫推出了一項名為UMood的黑科技。消費者坐在正對大屏幕的椅子上，戴上設備，便可在儀器的幫助下找到自己最喜歡的T-shirt。

同一年，Facebook創始人扎克伯格決定成立一個神秘的硬體研發部門，專註研究不需要植入電極的人腦-電腦交互技術，目的就是希望有一天，「當你思考某事時，如果你願意，你的朋友就能立即知道你的想法，同你產生心靈感應，這才是終極的溝通技術。

4. 意念控制的應用比較多

意念控制上的應用相對簡單，實驗室和VR/AR市場上的產品都非常多。

2007年，美國羅德島布朗大學的團隊，給高位截癱的患者大腦內植入了一塊電子晶元。經過刻苦訓練後，患者的思想可以破解成數字信號，後者可向設備發出指令。最終，患者可輕鬆用意念收發郵件、玩遊戲、給電視機換台等等。

2015年，美國加州大學的醫生，給一名28歲癱瘓5年的男子設計了一頂可捕捉腦電波的帽子，計算機程序把他的腦電波破解、分離出控制腿部活動的部分，然後再把信號發送出去，讓相應儀器刺激腿部肌肉，這樣他就能「行走」了！

我國某大學腦機協同信息處理實驗里，佩戴腦電帽的實驗員，可以憑「意念」指揮桌子上的機器人，使其做出向左、向右、轉頭、走路和抓取等動作。

其他還有腦意念球，腦控直升飛機等等，原理都很初級：

人的大腦對信號處理器來說，就是一個可以發出上下左右旋轉跳躍的遊戲手柄，一切「意念操控」都是建立在這幾個簡單操作的組合之上的。

其實，腦電波的應用一旦成熟，還是相當酷的。

想像一下未來吧：

朋友在盧浮宮旅行，忽然看到一幅楓林白露的油畫，激動之餘好想與你分享一下她的感受。只要你願意，你就能接受一下對方的思想，噢，原來是如此這般，這般如此。甚至，有一天人類的記憶和思想可以像文字一樣儲存起來，未來人們便能感受到原來過去的世界，竟如此精彩！

作者： 中國科學院上海植物生理生態研究所韓飛

出品：科學大院

看到了王博士的專業回答，可能普通人有點難看懂，我來說點通俗的。用腦電波控制儀器的研究成果，我最早是在2012年看到的，那篇文章發表在《Nature》上，我還為此寫過篇小科普文。有幾段如下：

凱西(Cathy)是這篇報道中的受益者之一。她在15年前由於中風損傷了腦幹，從此癱瘓並且失去了言語能力。神經外科醫生在她大腦的運動皮層中植入了一個記錄晶元，晶元上有大概100個髮絲般細小的電極，用來記錄大腦發出的帶有運動意願的信號，信號傳導至機械手臂做出凱西想要的動作。通過這次實驗性的治療，凱西在15年里第一次可以抬起手臂，拿起一杯咖啡品嘗。這對於那些由於殘疾而無法正常生活的人來說，無疑具有劃時代的意義。

我們用自己的意識對肢體進行控制的過程遠比我們一般人想像的要複雜得多。當我們想命令肢體做出一個動作時，我們大腦皮層的運動中樞會發出電信號，這種複雜的信號經過遍布全身的神經纖維的傳導到達執行命令的運動組織——肌肉和骨骼，然後通過不同肌肉和骨骼的協調運動達到我們想要的運動效果。癱瘓病人有可能是大腦中跟運動有關的中樞受損（正如上文中的凱西），也可能是運動信號的傳導纖維受損，如脊柱受到劇烈撞擊引起的癱瘓（大腦傳出的神經纖維要經過脊柱）。想要用意識控制機器，那就要求機器必須能夠「讀」懂我們大腦發出的信號，這樣才能達到我們想要的動作效果。如何解碼我們大腦發出的電信號，是製作人機介面的一大難題。

雖然現在由意識控制機械已經可以實現，但若真要把這一技術廣泛應用於殘疾人的康復，並讓殘疾人過上正常人的生活，還需要將這種技術進一步完善。以凱西的康復過程為例，研究者為了測試機械手臂的靈活性，讓凱西在30秒內碰到飄在空中的肥皂泡泡，凱西只能達到46%的命中率。而另一名成績較好的康復者鮑勃也只能達到62%的命中率。如果測試拿起咖啡杯送至嘴邊，凱西在6次中也只有4次可以成功。

以上是2012年的水平，到今年，我看到了這條新聞

用意念控制的假肢獲得FDA批准 --神經--新聞 --生物360 --中文生命科學界資訊站

現在這種技術已經通過了藥物管理局的審查，可以應用與醫學領域了，可見發展之迅速。

你要問有沒有真實性和科學性，產品已經投放市場了，這應該已經可以說明了吧。

不過我沒用過哦，具體使用效果如何我也不知道。

百度腦控吧？

以前那裡的確是精神病扎堆的地方，還是不願接受治療的精神病扎堆找安慰的地方

有真實性，這已經是半公開的事了