腦機介面
腦機介面
腦機介面
上方：一名女性使用 Emotiv Insight 控制遙控無人機。
腦機介面定義
BCI 的意思是什麼？BCI（腦機介面，brain-computer interface）是一種在外接裝置與大腦之間傳送和接收訊號的技術。腦機介面也被稱為腦機介面（brain-machine interfaces）。BCI 收集並解讀大腦訊號，並將其傳輸至相連的機器，該機器隨後會輸出與所接收訊號相關聯的指令。
一個簡化的 BCI 定義可以將該技術描述為大腦和外部裝置之間的通訊連結。
主動式 BCI 與 被動式 BCI
BCI 可以是被動式的或主動式的。被動式 BCI 僅解讀大腦訊號，以洞察個人的認知狀態。例如，它可以在消費者研究或培訓課程期間檢測使用者的情緒狀態。
上方：天生患有腦性運動障礙的 Nathalie Labrégère 在 2024 年帕運會聖火傳遞中，使用主動式 BCI 和 Epoc X 頭戴式裝置來控制外骨骼手臂。深入了解
主動式 BCI 需要使用者主動調節其大腦訊號以與外部裝置進行互動。例如，使用者可以想像移動自己的手臂，從而令機器人手臂也做出類似的移動。
BCI 如何運作？
我們的大腦充滿了被稱為神經元的細胞。每當我們思考、移動、感受或記憶事物時，我們的神經元都在工作。生物化學和電訊號執行了這些工作。科學家可以利用腦電圖 (EEG) 技術檢測這些訊號並解讀其含義。EEG 可以讀取人類大腦的訊號並將其傳送至放大器。被放大的訊號隨後由 BCI 電腦程式解讀，該程式利用這些訊號來控制裝置。
訊號擷取
ECoG、LFP、EEG、SU 等
訊號處理
自迴歸、傅立葉轉換、共空間濾波器、Laplacian 濾波器、小波等
效應器裝置範例
拼字器
游標
輪椅
無人機
玩具
視訊遊戲
物聯網 (IoT)
機器人手臂
什麼是 BCI？
BCI 也可以稱為人機介面 (brain-machine interface)、神經控制介面 (neural-control interface)、心靈機器介面 (mind-machine interface) 或直接神經介面 (direct neural interface)。BCI 允許大腦與外部裝置之間進行直接通訊，通常是為了控制其活動。BCI 讀取來自大腦的訊號，並使用機器學習演算法將這些訊號轉化為外部動作。
Emotiv 共同創辦人兼執行長 Tan Le 在 2010 年的這場 TED 演講中解釋了 BCI 解決方案與技術：
BCI 和 EEG
基於 EEG 的 BCI 其特徵是使用非侵入式 EEG 電極來測量大腦活動，並將記錄的大腦訊號轉化為指令的技術。
BCI 偵測透過 EEG 測量到的大腦活動變化。然後 BCI 技術將這些訊號傳遞給機器學習演算法。機器學習演算法已經過訓練，可以捕捉與特定情緒、動作和表情相關聯的 EEG 大腦活動。當演算法識別出相符的 EEG 大腦活動時，BCI 就能夠傳輸外部指令來控制裝置（例如電腦游標、機器人手臂或輪椅）。
這些裝置已經過編程以解讀和執行這些指令，無論是控制物理對象還是數位介面。配戴 EEG 裝置的受試者可以心想「向左移動」，而游標就會向左移動——這就是在數位介面上執行外部動作的範例。
BCI 有何用途？
腦機介面研究
BCI 研究（也稱為腦機介面研究）代表了一個快速增長的領域。學術研究人員已經研究了 BCI 使用者是否能僅透過大腦活動直接與電腦軟體進行互動。一項研究測試了 BCI 系統偵測大腦活動並將其與配對的精神動作進行分類的能力。結果發現該系統能夠成功執行所有的精神動作，並且在補充訓練數據後有所改善。
因為它具有透過大腦活動操縱外部裝置的能力，腦機介面研究的很大一部分都聚焦於遠端控制。BCI 研究人員還使用由 BCI 裝置控制的人形機器人來操縱遠端環境。BCI 讓使用者能夠在遠端環境中便利地控制機器人。人類使用者會收到來自機器人的反饋，這有助於他們完全沉浸於遠端環境中。這在各種 BCI 使用案例中可能非常有用，包括軍事行動、醫療手術、災害管理或搜索與救援行動。
研究人員也正在使用 BCI 來即時了解神經網絡的運作情況。大多數神經組織系統要麼在單個神經元級別上被理解，要麼在認知級別上被 philosophized（進行哲學思考）。BCI 正被用於研究特定的組織系統如何對電刺激做出反應，以及這在認知層面上可能意味著什麼。
***免責聲明 – Emotiv 產品僅旨在用於研究應用和個人用途。我們的產品不作為醫療設備銷售——如歐盟指令 93/42/EEC 中所定義。我們的產品並未設計或旨在用於疾病的診斷或治療。
神經康復中的腦機介面
腦機介面可以幫助無法使用四肢、需要輔助裝置或無法說話的個人。在神經康復（旨在幫助患有神經系統疾病、損傷或疾病的個人的醫生輔助過程）中使用腦機介面可以幫助提高個人應對日常生活體驗的能力。BCI 常被用於中風或受傷後的康復。在未來，我們可能會看到 BCI 醫療產品應用於手術或其他醫療操作中。
BCI 使具有運動障礙的受試者能夠利用他們的大腦活動來控制其環境中的物體並進行溝通。使用 EEG 訊號的腦機介面可以幫助他們控制義肢或電腦介面。
腦機介面遊戲
BCI 軟體可以將 EEG 數據中的「精神指令」轉化為電子遊戲中的指令。在腦機介面遊戲中，受試者在玩旨在控制虛擬物體的虛擬實境 (VR) 遊戲時配戴著 EEG 頭戴式裝置。在 BCI 遊戲中，受試者不使用傳統的遊戲控制器，而是使用精神指令來在遊戲中實現基於動作的行為——例如「推」、「拉」或「跳」。BCI 處理來自 EEG 的精神指令，並觸發 VR 遊戲中相應的動作（直接神經介面虛擬實境）。
Emotiv EPOC 於 2011 年以電子遊戲控制器的身份首次亮相。雖然領先於其時代，但如今 EEG 硬體、軟體以及人工智慧的進步使得用您的大腦玩電子遊戲變得比以往任何時候都更容易。
過去：在 2011 年使用 EPOC+ 免持玩 Spirit Mountain。（來源） Spirit Mountain 是專門為 BCI 遊戲從頭開發的。 |
 現在：在 2024 年使用 Epoc X 免持玩 Elden Ring。（來源） Elden Ring 是為 PC 和主機開發的。我們使用 Cortex API 開發了自訂的 BCI 控制器，實現了免持遊戲。 |
下載 EmotivBCI 軟體
開發 BCI 遊戲
與我們分享您的 BCI 專案！在社群媒體上標記 #EMOTIV 或發送電子郵件至 hello@emotiv.com。
需要更多協助？聯絡我們
腦機介面能如何改變我們的生活？
BCI 為運動功能障礙的受試者帶來了改變生活的可能性，因為它們允許受試者執行原本無法做到的物理動作。BCI 使用人工智慧演算法將大腦訊號轉換為指令結果。這些指令可用於控制輪椅、義肢或其他輔助技術。
BCI 技術具有讓各種能力水平的個人的日常任務變得更加輕鬆的潛力。例如，BCI 可以消除打字或發出語音指令的需求——受試者可以透過大腦活動向電腦發出導航和輸入指令。
腦機介面倫理問題
隨著 BCI 技術改變生活的可能性而來的是倫理上的隱憂。隨著腦機介面研究領域的發展和腦機介面應用技術的持續改進，人們提出了一些腦機介面倫理問題。
BCI 安全問題
BCI 是一種軟體應用程式，像任何將資訊傳送到外部裝置的軟體一樣，傳輸的數據可能會被提取用於邪惡目的。安全在 BCI 技術中尤為關鍵，因為 BCI 直接從受試者的神經系統擷取訊號。雖然目前 BCI 還無法提取使用者的意圖、私人想法，或他們正在閱讀或觀看的內容，但一朝將 BCI 數據與特定刺激相結合，這在未來可能是辦得到的。BCI 點可用於確定使用者的健康狀況或對某些事件的熟悉程度，這帶來了重大的隱私風險。
BCI 隱私問題
同樣，隱私是 BCI 倫理中的一個重要議題，因為捕獲的神經訊號也可用於獲取對使用者私人資訊的存取權。倫理學家對 BCI 數據如何儲存和保護提出了擔憂。例如，BCI 數據應該被視為醫療數據，還是商業數據？BCI 數據應該被匿名化嗎？使用者如何知道他們的 BCI 數據是否已被用於商業目的？雖然圍繞腦機介面倫理問題的許多討論仍在形成之中，但隱私和安全問題仍然是首要關切。
BCI 使用案例
以下是當今使用中的一些最常見的腦機介面範例：
神經科學
軍事
醫學
救援/災害管理
安全
教育
康復
BCI 簡史
BCI 歷史上最早的時間點可以追溯到德國生理學家和精神病學家 Hans Berger。Berger 發明了腦電圖，這是一種記錄 EEG 訊號的裝置。他被歸功於在 1924 年記錄了人類歷史上首個 EEG 腦電波。
最早發表的 BCI 實驗包括使用 EEG 在螢幕上游標移動。這項 1977 年的實驗是實驗室中首次有記錄的成功使用 BCI。
由 Stevo Bozinovski、Mihail Sestakov 和 Liljana Bozinovska 於 1988 年進行的一項具有里程碑意義的實驗使用 BCI 和 EEG 來控制機器人。受試者透過將腦電波訊號從 EEG 機器發送到與機器人連接的 BCI 軟體，以此指引機器人跟隨地板上的線條。這項實驗是首次成功使用 EEG 機器控制物理對象的實驗。
自那時起，各類神經技術公司相繼成立，其目的在於使 BCI 植入物和可穿戴技術安全且有效地供日常使用。Emotiv 在 2011 年率先推出了無線 EEG 頭戴式裝置。
更近期在 2017 年，高位截癱患者 Rodrigo Hübner Mendes 得益於 BCI 技術和 Emotiv EEG 頭戴式裝置，成為有史以來第一位僅使用腦電波駕駛 F1 賽車的人。
企業家 Elon Musk 的 Neuralink 是一家致力於創造可植入人類大腦的 BCI 裝置的合資企業。在 2024 年，一名名為 Alex 的參與者成功地用其腦電波控制了游標並玩了電子遊戲。
Facebook 也在 2017 年宣布正在建構一種 BCI。該 Facebook 腦機介面旨在允許使用者僅透過其腦電波，藉由非侵入式腦機介面進行打字。
誰發明了腦機介面？
加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 教授 Jacques Vidal 創造了「BCI」一詞，並發表了關於此主題的第一篇同行評審文獻。正如同行評審文章中所反映的那樣，Vidal 被廣泛公認為 BCI 的發明者。
Emotiv 是否提供腦機介面裝置？
是的！Emotiv 是企業解決方案、個人用途和無線 EEG 技術領域中公認的 BCI 先驅和市場領導者。
Emotiv 提供了腦機介面裝置，可與其名為 EmotivBCI 的腦機介面軟體配對。EmotivBCI 可直接用於在電腦內實現 BCI。它還可以與免費的開源平台 NodeRed 配對，該平台可將 BCI 輸出連接到許多相容的外部硬體裝置，以實現對現實世界設備的直接精神控制。EmotivBCI 和 NodeRed 允許開發人員建構 BCI 應用程式。Emotiv 的腦機介面裝置包括 Emotiv Insight 和 Emotiv Epoc X EEG 頭戴式裝置。
查看所有 Emotiv BCI 產品
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上方：一名女性使用 Emotiv Insight 控制遙控無人機。
腦機介面定義
BCI 的意思是什麼？BCI（腦機介面，brain-computer interface）是一種在外接裝置與大腦之間傳送和接收訊號的技術。腦機介面也被稱為腦機介面（brain-machine interfaces）。BCI 收集並解讀大腦訊號，並將其傳輸至相連的機器，該機器隨後會輸出與所接收訊號相關聯的指令。
一個簡化的 BCI 定義可以將該技術描述為大腦和外部裝置之間的通訊連結。
主動式 BCI 與 被動式 BCI
BCI 可以是被動式的或主動式的。被動式 BCI 僅解讀大腦訊號，以洞察個人的認知狀態。例如，它可以在消費者研究或培訓課程期間檢測使用者的情緒狀態。
上方：天生患有腦性運動障礙的 Nathalie Labrégère 在 2024 年帕運會聖火傳遞中，使用主動式 BCI 和 Epoc X 頭戴式裝置來控制外骨骼手臂。深入了解
主動式 BCI 需要使用者主動調節其大腦訊號以與外部裝置進行互動。例如，使用者可以想像移動自己的手臂，從而令機器人手臂也做出類似的移動。
BCI 如何運作？
我們的大腦充滿了被稱為神經元的細胞。每當我們思考、移動、感受或記憶事物時，我們的神經元都在工作。生物化學和電訊號執行了這些工作。科學家可以利用腦電圖 (EEG) 技術檢測這些訊號並解讀其含義。EEG 可以讀取人類大腦的訊號並將其傳送至放大器。被放大的訊號隨後由 BCI 電腦程式解讀，該程式利用這些訊號來控制裝置。
訊號擷取
ECoG、LFP、EEG、SU 等
訊號處理
自迴歸、傅立葉轉換、共空間濾波器、Laplacian 濾波器、小波等
效應器裝置範例
拼字器
游標
輪椅
無人機
玩具
視訊遊戲
物聯網 (IoT)
機器人手臂
什麼是 BCI？
BCI 也可以稱為人機介面 (brain-machine interface)、神經控制介面 (neural-control interface)、心靈機器介面 (mind-machine interface) 或直接神經介面 (direct neural interface)。BCI 允許大腦與外部裝置之間進行直接通訊，通常是為了控制其活動。BCI 讀取來自大腦的訊號，並使用機器學習演算法將這些訊號轉化為外部動作。
Emotiv 共同創辦人兼執行長 Tan Le 在 2010 年的這場 TED 演講中解釋了 BCI 解決方案與技術：
BCI 和 EEG
基於 EEG 的 BCI 其特徵是使用非侵入式 EEG 電極來測量大腦活動，並將記錄的大腦訊號轉化為指令的技術。
BCI 偵測透過 EEG 測量到的大腦活動變化。然後 BCI 技術將這些訊號傳遞給機器學習演算法。機器學習演算法已經過訓練，可以捕捉與特定情緒、動作和表情相關聯的 EEG 大腦活動。當演算法識別出相符的 EEG 大腦活動時，BCI 就能夠傳輸外部指令來控制裝置（例如電腦游標、機器人手臂或輪椅）。
這些裝置已經過編程以解讀和執行這些指令，無論是控制物理對象還是數位介面。配戴 EEG 裝置的受試者可以心想「向左移動」，而游標就會向左移動——這就是在數位介面上執行外部動作的範例。
BCI 有何用途？
腦機介面研究
BCI 研究（也稱為腦機介面研究）代表了一個快速增長的領域。學術研究人員已經研究了 BCI 使用者是否能僅透過大腦活動直接與電腦軟體進行互動。一項研究測試了 BCI 系統偵測大腦活動並將其與配對的精神動作進行分類的能力。結果發現該系統能夠成功執行所有的精神動作，並且在補充訓練數據後有所改善。
因為它具有透過大腦活動操縱外部裝置的能力，腦機介面研究的很大一部分都聚焦於遠端控制。BCI 研究人員還使用由 BCI 裝置控制的人形機器人來操縱遠端環境。BCI 讓使用者能夠在遠端環境中便利地控制機器人。人類使用者會收到來自機器人的反饋，這有助於他們完全沉浸於遠端環境中。這在各種 BCI 使用案例中可能非常有用，包括軍事行動、醫療手術、災害管理或搜索與救援行動。
研究人員也正在使用 BCI 來即時了解神經網絡的運作情況。大多數神經組織系統要麼在單個神經元級別上被理解，要麼在認知級別上被 philosophized（進行哲學思考）。BCI 正被用於研究特定的組織系統如何對電刺激做出反應，以及這在認知層面上可能意味著什麼。
***免責聲明 – Emotiv 產品僅旨在用於研究應用和個人用途。我們的產品不作為醫療設備銷售——如歐盟指令 93/42/EEC 中所定義。我們的產品並未設計或旨在用於疾病的診斷或治療。
神經康復中的腦機介面
腦機介面可以幫助無法使用四肢、需要輔助裝置或無法說話的個人。在神經康復（旨在幫助患有神經系統疾病、損傷或疾病的個人的醫生輔助過程）中使用腦機介面可以幫助提高個人應對日常生活體驗的能力。BCI 常被用於中風或受傷後的康復。在未來，我們可能會看到 BCI 醫療產品應用於手術或其他醫療操作中。
BCI 使具有運動障礙的受試者能夠利用他們的大腦活動來控制其環境中的物體並進行溝通。使用 EEG 訊號的腦機介面可以幫助他們控制義肢或電腦介面。
腦機介面遊戲
BCI 軟體可以將 EEG 數據中的「精神指令」轉化為電子遊戲中的指令。在腦機介面遊戲中，受試者在玩旨在控制虛擬物體的虛擬實境 (VR) 遊戲時配戴著 EEG 頭戴式裝置。在 BCI 遊戲中，受試者不使用傳統的遊戲控制器，而是使用精神指令來在遊戲中實現基於動作的行為——例如「推」、「拉」或「跳」。BCI 處理來自 EEG 的精神指令，並觸發 VR 遊戲中相應的動作（直接神經介面虛擬實境）。
Emotiv EPOC 於 2011 年以電子遊戲控制器的身份首次亮相。雖然領先於其時代，但如今 EEG 硬體、軟體以及人工智慧的進步使得用您的大腦玩電子遊戲變得比以往任何時候都更容易。
過去：在 2011 年使用 EPOC+ 免持玩 Spirit Mountain。（來源） Spirit Mountain 是專門為 BCI 遊戲從頭開發的。 |
現在：在 2024 年使用 Epoc X 免持玩 Elden Ring。（來源） Elden Ring 是為 PC 和主機開發的。我們使用 Cortex API 開發了自訂的 BCI 控制器，實現了免持遊戲。 |
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與我們分享您的 BCI 專案！在社群媒體上標記 #EMOTIV 或發送電子郵件至 hello@emotiv.com。
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腦機介面能如何改變我們的生活？
BCI 為運動功能障礙的受試者帶來了改變生活的可能性，因為它們允許受試者執行原本無法做到的物理動作。BCI 使用人工智慧演算法將大腦訊號轉換為指令結果。這些指令可用於控制輪椅、義肢或其他輔助技術。
BCI 技術具有讓各種能力水平的個人的日常任務變得更加輕鬆的潛力。例如，BCI 可以消除打字或發出語音指令的需求——受試者可以透過大腦活動向電腦發出導航和輸入指令。
腦機介面倫理問題
隨著 BCI 技術改變生活的可能性而來的是倫理上的隱憂。隨著腦機介面研究領域的發展和腦機介面應用技術的持續改進，人們提出了一些腦機介面倫理問題。
BCI 安全問題
BCI 是一種軟體應用程式，像任何將資訊傳送到外部裝置的軟體一樣，傳輸的數據可能會被提取用於邪惡目的。安全在 BCI 技術中尤為關鍵，因為 BCI 直接從受試者的神經系統擷取訊號。雖然目前 BCI 還無法提取使用者的意圖、私人想法，或他們正在閱讀或觀看的內容，但一朝將 BCI 數據與特定刺激相結合，這在未來可能是辦得到的。BCI 點可用於確定使用者的健康狀況或對某些事件的熟悉程度，這帶來了重大的隱私風險。
BCI 隱私問題
同樣，隱私是 BCI 倫理中的一個重要議題，因為捕獲的神經訊號也可用於獲取對使用者私人資訊的存取權。倫理學家對 BCI 數據如何儲存和保護提出了擔憂。例如，BCI 數據應該被視為醫療數據，還是商業數據？BCI 數據應該被匿名化嗎？使用者如何知道他們的 BCI 數據是否已被用於商業目的？雖然圍繞腦機介面倫理問題的許多討論仍在形成之中，但隱私和安全問題仍然是首要關切。
BCI 使用案例
以下是當今使用中的一些最常見的腦機介面範例：
神經科學
軍事
醫學
救援/災害管理
安全
教育
康復
BCI 簡史
BCI 歷史上最早的時間點可以追溯到德國生理學家和精神病學家 Hans Berger。Berger 發明了腦電圖，這是一種記錄 EEG 訊號的裝置。他被歸功於在 1924 年記錄了人類歷史上首個 EEG 腦電波。
最早發表的 BCI 實驗包括使用 EEG 在螢幕上游標移動。這項 1977 年的實驗是實驗室中首次有記錄的成功使用 BCI。
由 Stevo Bozinovski、Mihail Sestakov 和 Liljana Bozinovska 於 1988 年進行的一項具有里程碑意義的實驗使用 BCI 和 EEG 來控制機器人。受試者透過將腦電波訊號從 EEG 機器發送到與機器人連接的 BCI 軟體，以此指引機器人跟隨地板上的線條。這項實驗是首次成功使用 EEG 機器控制物理對象的實驗。
自那時起，各類神經技術公司相繼成立，其目的在於使 BCI 植入物和可穿戴技術安全且有效地供日常使用。Emotiv 在 2011 年率先推出了無線 EEG 頭戴式裝置。
更近期在 2017 年，高位截癱患者 Rodrigo Hübner Mendes 得益於 BCI 技術和 Emotiv EEG 頭戴式裝置，成為有史以來第一位僅使用腦電波駕駛 F1 賽車的人。
企業家 Elon Musk 的 Neuralink 是一家致力於創造可植入人類大腦的 BCI 裝置的合資企業。在 2024 年，一名名為 Alex 的參與者成功地用其腦電波控制了游標並玩了電子遊戲。
Facebook 也在 2017 年宣布正在建構一種 BCI。該 Facebook 腦機介面旨在允許使用者僅透過其腦電波，藉由非侵入式腦機介面進行打字。
誰發明了腦機介面？
加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 教授 Jacques Vidal 創造了「BCI」一詞，並發表了關於此主題的第一篇同行評審文獻。正如同行評審文章中所反映的那樣，Vidal 被廣泛公認為 BCI 的發明者。
Emotiv 是否提供腦機介面裝置？
是的！Emotiv 是企業解決方案、個人用途和無線 EEG 技術領域中公認的 BCI 先驅和市場領導者。
Emotiv 提供了腦機介面裝置，可與其名為 EmotivBCI 的腦機介面軟體配對。EmotivBCI 可直接用於在電腦內實現 BCI。它還可以與免費的開源平台 NodeRed 配對，該平台可將 BCI 輸出連接到許多相容的外部硬體裝置，以實現對現實世界設備的直接精神控制。EmotivBCI 和 NodeRed 允許開發人員建構 BCI 應用程式。Emotiv 的腦機介面裝置包括 Emotiv Insight 和 Emotiv Epoc X EEG 頭戴式裝置。
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上方：一名女性使用 Emotiv Insight 控制遙控無人機。
腦機介面定義
BCI 的意思是什麼？BCI（腦機介面，brain-computer interface）是一種在外接裝置與大腦之間傳送和接收訊號的技術。腦機介面也被稱為腦機介面（brain-machine interfaces）。BCI 收集並解讀大腦訊號，並將其傳輸至相連的機器，該機器隨後會輸出與所接收訊號相關聯的指令。
一個簡化的 BCI 定義可以將該技術描述為大腦和外部裝置之間的通訊連結。
主動式 BCI 與 被動式 BCI
BCI 可以是被動式的或主動式的。被動式 BCI 僅解讀大腦訊號，以洞察個人的認知狀態。例如，它可以在消費者研究或培訓課程期間檢測使用者的情緒狀態。
上方：天生患有腦性運動障礙的 Nathalie Labrégère 在 2024 年帕運會聖火傳遞中，使用主動式 BCI 和 Epoc X 頭戴式裝置來控制外骨骼手臂。深入了解
主動式 BCI 需要使用者主動調節其大腦訊號以與外部裝置進行互動。例如，使用者可以想像移動自己的手臂，從而令機器人手臂也做出類似的移動。
BCI 如何運作？
我們的大腦充滿了被稱為神經元的細胞。每當我們思考、移動、感受或記憶事物時，我們的神經元都在工作。生物化學和電訊號執行了這些工作。科學家可以利用腦電圖 (EEG) 技術檢測這些訊號並解讀其含義。EEG 可以讀取人類大腦的訊號並將其傳送至放大器。被放大的訊號隨後由 BCI 電腦程式解讀，該程式利用這些訊號來控制裝置。
訊號擷取
ECoG、LFP、EEG、SU 等
訊號處理
自迴歸、傅立葉轉換、共空間濾波器、Laplacian 濾波器、小波等
效應器裝置範例
拼字器
游標
輪椅
無人機
玩具
視訊遊戲
物聯網 (IoT)
機器人手臂
什麼是 BCI？
BCI 也可以稱為人機介面 (brain-machine interface)、神經控制介面 (neural-control interface)、心靈機器介面 (mind-machine interface) 或直接神經介面 (direct neural interface)。BCI 允許大腦與外部裝置之間進行直接通訊，通常是為了控制其活動。BCI 讀取來自大腦的訊號，並使用機器學習演算法將這些訊號轉化為外部動作。
Emotiv 共同創辦人兼執行長 Tan Le 在 2010 年的這場 TED 演講中解釋了 BCI 解決方案與技術：
BCI 和 EEG
基於 EEG 的 BCI 其特徵是使用非侵入式 EEG 電極來測量大腦活動，並將記錄的大腦訊號轉化為指令的技術。
BCI 偵測透過 EEG 測量到的大腦活動變化。然後 BCI 技術將這些訊號傳遞給機器學習演算法。機器學習演算法已經過訓練，可以捕捉與特定情緒、動作和表情相關聯的 EEG 大腦活動。當演算法識別出相符的 EEG 大腦活動時，BCI 就能夠傳輸外部指令來控制裝置（例如電腦游標、機器人手臂或輪椅）。
這些裝置已經過編程以解讀和執行這些指令，無論是控制物理對象還是數位介面。配戴 EEG 裝置的受試者可以心想「向左移動」，而游標就會向左移動——這就是在數位介面上執行外部動作的範例。
BCI 有何用途？
腦機介面研究
BCI 研究（也稱為腦機介面研究）代表了一個快速增長的領域。學術研究人員已經研究了 BCI 使用者是否能僅透過大腦活動直接與電腦軟體進行互動。一項研究測試了 BCI 系統偵測大腦活動並將其與配對的精神動作進行分類的能力。結果發現該系統能夠成功執行所有的精神動作，並且在補充訓練數據後有所改善。
因為它具有透過大腦活動操縱外部裝置的能力，腦機介面研究的很大一部分都聚焦於遠端控制。BCI 研究人員還使用由 BCI 裝置控制的人形機器人來操縱遠端環境。BCI 讓使用者能夠在遠端環境中便利地控制機器人。人類使用者會收到來自機器人的反饋，這有助於他們完全沉浸於遠端環境中。這在各種 BCI 使用案例中可能非常有用，包括軍事行動、醫療手術、災害管理或搜索與救援行動。
研究人員也正在使用 BCI 來即時了解神經網絡的運作情況。大多數神經組織系統要麼在單個神經元級別上被理解，要麼在認知級別上被 philosophized（進行哲學思考）。BCI 正被用於研究特定的組織系統如何對電刺激做出反應，以及這在認知層面上可能意味著什麼。
***免責聲明 – Emotiv 產品僅旨在用於研究應用和個人用途。我們的產品不作為醫療設備銷售——如歐盟指令 93/42/EEC 中所定義。我們的產品並未設計或旨在用於疾病的診斷或治療。
神經康復中的腦機介面
腦機介面可以幫助無法使用四肢、需要輔助裝置或無法說話的個人。在神經康復（旨在幫助患有神經系統疾病、損傷或疾病的個人的醫生輔助過程）中使用腦機介面可以幫助提高個人應對日常生活體驗的能力。BCI 常被用於中風或受傷後的康復。在未來，我們可能會看到 BCI 醫療產品應用於手術或其他醫療操作中。
BCI 使具有運動障礙的受試者能夠利用他們的大腦活動來控制其環境中的物體並進行溝通。使用 EEG 訊號的腦機介面可以幫助他們控制義肢或電腦介面。
腦機介面遊戲
BCI 軟體可以將 EEG 數據中的「精神指令」轉化為電子遊戲中的指令。在腦機介面遊戲中，受試者在玩旨在控制虛擬物體的虛擬實境 (VR) 遊戲時配戴著 EEG 頭戴式裝置。在 BCI 遊戲中，受試者不使用傳統的遊戲控制器，而是使用精神指令來在遊戲中實現基於動作的行為——例如「推」、「拉」或「跳」。BCI 處理來自 EEG 的精神指令，並觸發 VR 遊戲中相應的動作（直接神經介面虛擬實境）。
Emotiv EPOC 於 2011 年以電子遊戲控制器的身份首次亮相。雖然領先於其時代，但如今 EEG 硬體、軟體以及人工智慧的進步使得用您的大腦玩電子遊戲變得比以往任何時候都更容易。
過去：在 2011 年使用 EPOC+ 免持玩 Spirit Mountain。（來源） Spirit Mountain 是專門為 BCI 遊戲從頭開發的。 |
現在：在 2024 年使用 Epoc X 免持玩 Elden Ring。（來源） Elden Ring 是為 PC 和主機開發的。我們使用 Cortex API 開發了自訂的 BCI 控制器，實現了免持遊戲。 |
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腦機介面能如何改變我們的生活？
BCI 為運動功能障礙的受試者帶來了改變生活的可能性，因為它們允許受試者執行原本無法做到的物理動作。BCI 使用人工智慧演算法將大腦訊號轉換為指令結果。這些指令可用於控制輪椅、義肢或其他輔助技術。
BCI 技術具有讓各種能力水平的個人的日常任務變得更加輕鬆的潛力。例如，BCI 可以消除打字或發出語音指令的需求——受試者可以透過大腦活動向電腦發出導航和輸入指令。
腦機介面倫理問題
隨著 BCI 技術改變生活的可能性而來的是倫理上的隱憂。隨著腦機介面研究領域的發展和腦機介面應用技術的持續改進，人們提出了一些腦機介面倫理問題。
BCI 安全問題
BCI 是一種軟體應用程式，像任何將資訊傳送到外部裝置的軟體一樣，傳輸的數據可能會被提取用於邪惡目的。安全在 BCI 技術中尤為關鍵，因為 BCI 直接從受試者的神經系統擷取訊號。雖然目前 BCI 還無法提取使用者的意圖、私人想法，或他們正在閱讀或觀看的內容，但一朝將 BCI 數據與特定刺激相結合，這在未來可能是辦得到的。BCI 點可用於確定使用者的健康狀況或對某些事件的熟悉程度，這帶來了重大的隱私風險。
BCI 隱私問題
同樣，隱私是 BCI 倫理中的一個重要議題，因為捕獲的神經訊號也可用於獲取對使用者私人資訊的存取權。倫理學家對 BCI 數據如何儲存和保護提出了擔憂。例如，BCI 數據應該被視為醫療數據，還是商業數據？BCI 數據應該被匿名化嗎？使用者如何知道他們的 BCI 數據是否已被用於商業目的？雖然圍繞腦機介面倫理問題的許多討論仍在形成之中，但隱私和安全問題仍然是首要關切。
BCI 使用案例
以下是當今使用中的一些最常見的腦機介面範例：
神經科學
軍事
醫學
救援/災害管理
安全
教育
康復
BCI 簡史
BCI 歷史上最早的時間點可以追溯到德國生理學家和精神病學家 Hans Berger。Berger 發明了腦電圖，這是一種記錄 EEG 訊號的裝置。他被歸功於在 1924 年記錄了人類歷史上首個 EEG 腦電波。
最早發表的 BCI 實驗包括使用 EEG 在螢幕上游標移動。這項 1977 年的實驗是實驗室中首次有記錄的成功使用 BCI。
由 Stevo Bozinovski、Mihail Sestakov 和 Liljana Bozinovska 於 1988 年進行的一項具有里程碑意義的實驗使用 BCI 和 EEG 來控制機器人。受試者透過將腦電波訊號從 EEG 機器發送到與機器人連接的 BCI 軟體，以此指引機器人跟隨地板上的線條。這項實驗是首次成功使用 EEG 機器控制物理對象的實驗。
自那時起，各類神經技術公司相繼成立，其目的在於使 BCI 植入物和可穿戴技術安全且有效地供日常使用。Emotiv 在 2011 年率先推出了無線 EEG 頭戴式裝置。
更近期在 2017 年，高位截癱患者 Rodrigo Hübner Mendes 得益於 BCI 技術和 Emotiv EEG 頭戴式裝置，成為有史以來第一位僅使用腦電波駕駛 F1 賽車的人。
企業家 Elon Musk 的 Neuralink 是一家致力於創造可植入人類大腦的 BCI 裝置的合資企業。在 2024 年，一名名為 Alex 的參與者成功地用其腦電波控制了游標並玩了電子遊戲。
Facebook 也在 2017 年宣布正在建構一種 BCI。該 Facebook 腦機介面旨在允許使用者僅透過其腦電波，藉由非侵入式腦機介面進行打字。
誰發明了腦機介面？
加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 教授 Jacques Vidal 創造了「BCI」一詞，並發表了關於此主題的第一篇同行評審文獻。正如同行評審文章中所反映的那樣，Vidal 被廣泛公認為 BCI 的發明者。
Emotiv 是否提供腦機介面裝置？
是的！Emotiv 是企業解決方案、個人用途和無線 EEG 技術領域中公認的 BCI 先驅和市場領導者。
Emotiv 提供了腦機介面裝置，可與其名為 EmotivBCI 的腦機介面軟體配對。EmotivBCI 可直接用於在電腦內實現 BCI。它還可以與免費的開源平台 NodeRed 配對，該平台可將 BCI 輸出連接到許多相容的外部硬體裝置，以實現對現實世界設備的直接精神控制。EmotivBCI 和 NodeRed 允許開發人員建構 BCI 應用程式。Emotiv 的腦機介面裝置包括 Emotiv Insight 和 Emotiv Epoc X EEG 頭戴式裝置。
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