2022-02-14
马斯克、米哈游投资的脑机，却被女主播拿来打「老头环」-环球观察
来源：极客公园 时间：2023-06-05 10:43:31
2022 年，整个游戏圈只有两个游戏，《艾尔登法环》（Elden Ring）和其他。
整个一年，这款被戏称为「老头环」的动作类 RPG 游戏在全球卖出超过 2000 万份，同时斩获无数游戏大奖，并成为全世界游戏迷心中的神作。
各种花式通关早已不稀奇，但是，如果说有人不用双手，只靠「想」的，也把「老头环」玩的风生水起，你多少会感到好奇。
(资料图片)
游戏女主播 Perri Karyal 就做出了这样的尝试。
今年年初，她第一次在 Twitch 上展示自己使用脑电波操纵《艾尔登法环》中的角色，击败游戏中最难的 Boss 之一「女武神」玛莲妮亚，当时她的一些走动还需要使用控制器的辅助。到了 5 月，她对设备进行了升级，首次成功展示了她可以完全通过脑电波外设，在 Xbox 上游玩《艾尔登法环》，无需任何控制器的辅助。
她是怎么做到的？普通人能够复刻她的操作吗？科幻中的脑控游戏离我们还有多远？这会是游戏创业公司的一个新机遇吗？
01
用「脑」打游戏
如何才能用脑电波操纵游戏？
和一般人的想象不同，Perri Karyal 并不是通过脑中实时想象 「向前跑」、「躲避」、「攻击」等动作来实现用脑电波操纵打怪。她通过想象一些特定动作，这些动作能够更好地被她佩戴的脑电设备识别，然后将这些动作与游戏中特定的按键绑定起来，从而实现对游戏角色的操控。
「当我要攻击的时候，我想象的是将一个非常非常重的东西推离身体，而治疗的时候，我想象的是我通过拉的动作，让一个东西砸落到我的脸上。」Perri Karyal 形容道。
人脑在执行不同行为时，脑电波会呈现出不同的模式，而这些模式会被她所佩戴的脑电设备实时监测到。Perri Karyal 在 Youtube 视频中用图像直观地展示了大脑在不同活动时的差别。
第一张图截取了她说话的瞬间，可以观察到她大脑的多个脑区在说话时被激活。而当她全力思考将一个重物推离自己时，脑电波呈现了第二张图上清晰可见的独特模式。一旦她佩戴的设备成功识别了这个模式，脑电设备就会发出指令执行她预先设定的攻击操作。
Perri Karyal 本身拥有心理学硕士学位，在学术研究过程中就曾广泛应用脑电图（EEG）作为研究工具。作为一种简单、无痛的记录脑部的电活动的手段，脑电图可以观察脑部不同区域的工作情况。除了研究者会使用它来提供脑部活动的信息，医生也会利用脑电图做癫痫等疾病的检查。医用的 EEG 设备大家应该都在电影中见过，像演员的光头头套，上面遍布着许多电极。
「有一次偶然的机会，我接触到了蓝牙的 EEG 设备，我的设备预算刚好能覆盖它的成本，我就想，我一定得试试它。「Perri Karyal 提到。就这样，她开始接触非医疗级的脑电设备，并由此开始了使用这些设备操控游戏的旅程，一发不可收拾。
「我使用的是设备本来是用来做情景研究（contextual research）的，」Perri Karyal 表示，情景研究指的是通过在日常生活的场景里观察人们的活动来得到洞见的研究。「这样的脑电设备没有办法做诊断或者用在医疗场景中。」
根据 Vice 的报道，Perri Karyal 使用的应该是 EMOTIV 的设备 EPOC X。由于不是医疗级的脑电设备，它的输出也相对有限，只能够识别推、拉、拿起、放下四个动作。识别到这些操作后，设备本身提供了一些内置的操作，也提供了 API 让人们可以接入其他可以设备进行控制。
对于 Perri Karyal 而言，这四个动作已经足够她在《艾尔登法环》这样的游戏里战斗和治疗的操作，但其它操作却需要一些控制器的辅助。因此她最后选择在脑控设备上在加装陀螺仪，通过API和一些 python 编程让传感器们能够相互协作，帮助她实现在游戏中自由行走和完成其他操作。她也在尝试加入眼部追踪、表情识别等更丰富的功能，来完成更丰富的游戏场景交互。
02
「脑机」不容易
看到这里你可能会想，听起来 Perri Karyal 的操作也并不很难，这么酷炫的方式，为什么市面上的游戏没有增加「意念操纵」的方式游玩的选项？
事实上，虽然普通人确实可以用类似的方法实现脑控游戏，也确实有一些公司已经利用 EEG 设备做出了脑控游戏，但游戏公司如果想要推出脑控游戏，利用 EEG 作为主要、甚至唯一的交互方式达到一个良好的复杂游戏体验，并能够广泛商业化，还面临着不少障碍。
其中一个问题，就是 EEG 设备的佩戴舒适度问题。
EEG 设备通过贴着头皮的电极记录大脑的电信号。源自大脑的电信号需要穿过头骨和头皮才能被 EEG 设备接收，这就意味着在测量过程中会有很多噪音和误差的干扰。通常我们在医院中测脑电图，为了保证准确性，都会在与头皮接触的电极上涂上导电膏，使电流传递有效、快速、均匀。
但是导电膏本身会弄脏头发。每次佩戴 EEG 设备之后都要洗头，这是极其不方便的。况且，无论是导电膏的制备、皮肤清洁，还是测试过程中避免凝胶扩散导致相邻电极短路，都需要一定的专业技术。
作为非医疗器械，Perri Karyal 使用的 Emotiv EEG 设备采取的电极已经相对更舒适一些，只需要生理盐水来使电极更有传导性。但即使如此，她在直播中为了使设备能够一直保持有效，还是需要不断用生理盐水打湿电极。
作为一个极客玩家，以上的选项或许尚能接受，如果想成为一个大规模商用的消费级产品，EEG 设备的舒适度显然尚有欠缺。
另一个问题，则是存在于所有脑机接口解决方案上的普遍问题。每个人的大脑的电信号，虽然存在一定共性，但是终究是有所不同的。在任何脑机接口类的应用中，都存在个性化适配的过程。而这个适配的过程，时间常常因人而异。
事实上，虽然 Perri Karyal 使用的 Emotiv 设备只能识别四个动作，为了让四个动作的识别能够变得足够精准，Perri Karyal 花了极长的时间对其进行个性化适配和校准。「我花在训练 EEG 上的时间要比我花在游戏中的时间还要多。而我可是在游戏上花了超过 250 个小时。」Perri Karyal 曾谈到。这样多的训练时间可谓十分惊人了，一般用户恐怕难以承受。
此外，脑控设备性价比可能也是一个大规模商业化的问题。Perri Karyal 使用的设备精度虽然低于医疗级，但其价格并不低——849 美金。设备价格对应着输入的精度，芯片的计算能力，以及平台配套的操作的简便性等。即使这样，输出的操作也只有四档。她需要自己再加装陀螺仪等，才能在《艾尔登法环》这样对格斗时效性要求很高、但是格斗方式并不特别复杂的游戏中，完成这样令人惊叹的完全脑控操作。
虽然随着硬件的发展，脑控设备价格从人民币几百元到几千元，选择档位很多——但是较低的价位的脑控设备的输出也会相对受限。玩家可以游玩简单的脑控游戏，或者将脑控作为复杂游戏的辅助，但很难达到在复杂游戏中进行完全的脑控操作。
03
脑机的商业化方向
通过获取脑电信号，利用信号进行对机器的操纵的脑机接口技术，大概上可以分成两类：侵入式的和非侵入式的。前者指的是通过有创手术将电极植入人脑中，对脑电信号进行探测，进而使用信号做出更多操作。马斯克联合创办的，最近刚刚取得 FDA 批准进行人体实验的脑机接口公司 Neuralink 就属于此类。而 EEG 技术是非侵入式的代表。
侵入式的脑机接口技术，无需穿透头骨和头皮来获取脑电信号，自然比非侵入式方法获取的电信号更清晰。而非侵入式的脑机接口，最大的优势就是无需冒手术的风险。而游戏，作为一个具有容错率的娱乐应用场景，似乎天然与非侵入式的脑机接口技术关系更紧密。
因此，虽然 EEG 脑控游戏立刻大规模商业化尚有诸多障碍，并不妨碍使用 EEG 脑控游戏仍然是一个极其诱人的应用场景。许多创业者目前也在努力绕开前述障碍，努力地为它寻找合适的细分场景。
目前一个较为成熟的方向，是注意力监测方向的游戏。
由于人脑中负责注意力的神经元主要分布在前额区域，如果只需要监测注意力的情况，电极可以只贴附在较为光滑的前额上。相比于头发密布的区域，监测前额的难度相对较低。只需使用一个头箍式的设备即可进行监测，不会对头部施加过大的压力，也不需要频繁使用生理盐水来湿润头发，整体的体验感提升了很多。
虽然相比于 Perri Karyal 的操作，注意力游戏略显单调：游戏模式常常是集中注意力，你就可以前进或者打败敌人。但是作为一种纯粹的新奇的体验，它仍然是成立的。部分公司会选择在商场部署这样的游戏让大众付费体验，或者开发用「意念」控制的无人机这样的玩具进行销售。
除了纯粹的娱乐性外，这样的游戏体验实际上还有真实的医疗价值。
国内脑机接口初创公司强脑科技就有类似的产品：针对注意力缺陷儿童，首先通过测试来建立他们的基线水平，然后根据他们的注意力缺陷程度设定不同的游戏难度，让他们参与类似的专注力游戏。在游戏中，专注力的表现会得到游戏的正反馈，这将促使儿童不断提升自己的专注能力。这实际上是脑科学和行为科学中行之有效的一种神经反馈训练。
另一个有趣的方向，是把 EEG 与VR进行结合。
与 VR 结合的潜在好处是，非医疗的 EEG 设备因其精度问题，能做出的相互区别的输出还是较少，这也是为什么 Perri Karyal 后期需要为她的 EEG 设备增加眼部追踪和陀螺仪等设备的原因。而 VR 设备本身就自带这些功能，多模态的输入可能使游戏体验更好。
VR 与稳态视觉诱发电位触发的 EEG 结合的前景尤其有趣。稳态视觉诱发电位触发的 EEG 的一个弱点在于，在强光环境下，视觉触发的成功率会降低。而通过与 VR 的结合，这一限制被大大被弱化。已经被 Snap 公司收购了的法国创业公司 NextMind，在 2020 年就曾提供一款这样的 VR+EEG 的设备。在其演示游戏《Mindvasion》中，玩家可以戴上 VR 设备，直接以视觉瞄准和杀死敌人。
04
AI，脑机的新方向？
华兴资本 2022 年提出的脑机接口行业研究分析报告中显示，侵入式脑机接口，主要用于临床级应用，具体的临床适应症更偏向于一些难治性脑部疾病比如癫痫、肢体运动障碍等。而非侵入式脑机接口，临床级应用包括意识监测、意识障碍改善、认知障碍改善、精神疾病失能改善、儿童多动症改善、听觉、视觉、触觉等感觉缺陷的替代。典型的消费级应用包括睡眠监测、抑郁情绪早期监测恢复、压力情绪监测等。
「市场刚需属性决定了脑机接口现阶段多应用于脑科学科研和脑疾病患者康复上。」沙利文头豹研究院医疗行业高级分析师孙榕表示。
显然，偏医用和健康领域的场景，与游戏这样的大众文娱场景不同，对于硬件的舒适度、个体化适应的时间和价格的要求都没有那么苛刻，也是目前创业者的最大机遇所在地。
不过，随着硬件的发展，文娱方向一定是脑机接口的重要场景。上海市人工智能行业协会 2021 年发布的报告显示，未来五年 (2021 年-2025 年) 全球范围内广义的脑机接口市场规模有望达到 3300 多亿美元，最主要的领域即在医疗、游戏娱乐和教育科技方向。
强脑科技的相关负责人接受采访时表示：「虽然我们目前并没有向纯游戏领域发展的意图，但是我相信游戏文娱类作为医疗康复之外的第二大脑机接口的应用场景，前景非常广阔。」
人工智能也可能是产业的一个变机。
2022 年，Meta 曾经公布一项名为「大脑信号读心术（Brain Signal Reading）」的研究成果。研究人员利用语句和脑电波对应的数据集对 AI 进行训练，极大地提升了通过脑电图和脑磁图（另一种非侵入式脑机接口技术）推断实验对象语言信号的能力。
所以理论上，即使 EEG 设备在硬件上没有大幅度的突破，将人工智能和 EEG 技术结合，从「软件」上，EEG 设备的精度也可能大幅度提高。
虽然目前稍显遥远，从长远考虑，脑控游戏的突破也可能来自侵入式的脑机接口技术，或者其他非侵入式的脑机接口技术的进步，如脑磁图、功能性核磁共振、功能性近红外光脑成像、正电子发射型计算机断层显像等。
5 月 30 日下午落幕的 2023 年中关村论坛中，工业和信息化部总工程师赵志国透露，工业和信息化部把脑机接口作为培育未来产业发展的重要方向，要加强脑机接口应用场景的探索，加速推动脑机接口产业的蓬勃发展。
在政策面向好的情况下，有没有创业者能够找到更好的方向，聪明地绕开或者解决现有脑控游戏的商业化障碍还未可知，但值得期待。
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