神经科学在驾驶座上
梅胡尔·纳亚克
更新于
2022年4月28日
神经科学在驾驶座上
梅胡尔·纳亚克
更新于
2022年4月28日
神经科学在驾驶座上
梅胡尔·纳亚克
更新于
2022年4月28日
撰写：Dr Nikolas Williams, Emotiv Research Scientist.
几个月前，我在国外生活了八年后搬回了美国。重新开始的部分工作意味着要购买生活所需的所有东西。除了沙发、床和餐桌外，我当然还需要一辆车。我认为自己在财务上是一个懂行的人，因此专门寻找较旧、具有成本效益的车型，但很快就被虚高的价格和稀缺的库存挫伤了积极性。2021年的二手车市场实际上是在逼我买新车，我最终也这么做了。由于违反了基本的个人理财原则，我感到有些沮丧，但这种沮丧很快就被对全新丰田 SUV 的舒适感和功能所带来的无限热情所取代。
我特别被自动驾驶功能所吸引，在这之前，我只是在纸面上读到过这种功能。辅助转向和前瞻雷达使长途驾驶变得轻而易举。我只需要把眼睛盯在马路上，一只手搭在方向盘上，我的车基本上就可以自己开。再加上碰撞规避、盲点监测、后视摄像头以及警报系统，以确保我不会撞到任何在我后面经过的人。客观地说，这辆新车安全系数比我过去十年来大部分时间里开的老款汽车高出了数倍。
当然，汽车还不能完全自动驾驶。虽然汽车具有漂亮的自动和安全功能，但它仍然需要驾驶员的监督，并在必要时进行干预。要想在驾驶中消除人为因素，我们还有很长的路要走，而这正是导致汽车事故和死亡的主要因素。人在开车时会犯糊涂。无论是他们认为喝酒后开动车辆是个好主意，还是超速行车很有趣，或者是因为他们需要在靠边停下休息疲惫的身体之前再多开几英里，人类引起了许多可以预防的汽车事故。
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根据美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）的数据，2019年有36,096起交通死亡事故。据估计，2020年的交通死亡人数超过38,000人 [1]。其中很大一部分是由于危险驾驶造成的，因此是可以预防的。NHTSA确定了六种危险驾驶行为：超速、酒后和毒后驾驶、不使用（或不正确使用）安全带、分心驾驶和疲劳驾驶。由于三分之二的交通死亡事故可归因于超速和不安全驾驶，因此许多干预运动都正确地将目光投向了解决这些风险上。然而，分心和疲劳驾驶造成了为数不少的死亡。2019年，有3,142起与分心有关的死亡和697起与疲劳有关的死亡 [2]。
在实验室中利用神经科学测量注意力
坐在驾驶座上的神经科学-在实验室里利用神经科学衡量注意力。
神经科学家在实验室中使用各种方法来测量注意力。其中一个方法是基于这样一个事实：当神经元放电时，大脑会释放出微量的电流。通过脑电图（EEG），我们可以测量电的变化，以了解大脑在何时、何地处于活跃状态。这些波动发生的速度（即频率）被称为振荡，或者俗称脑电波。脑电波的频率可以让我们全面了解精神状态或过程。
例如，每秒振荡14到30次（或14-30Hz）的脑波被称为Beta波，与高度心理活动、积极专注有关。在8-13 Hz范围内的振荡被称为Alpha波，通常在放松或处于被动放松时出现。例如，一个人在冥想时经常会看到Alpha波。Theta波是介于4和7 Hz之间的振荡，当一个人深度放松或困倦时会看到。最慢的波是Delta波（1-4 Hz），在人处于深度睡眠时会观察到。
请看相关文章 EEG入门指南
在实验室中，科学家可以测量脑电波的时间、幅度和频率，以确定一个人在执行任务时心神处于专注还是涣散状态。例如，当一个人看到或听到他们一直在关注的产品时，脑电波会表现出一种非常特殊的反应，称为P300，这是一种大幅度的脑电波，在产品出现后约300毫秒时产生 [3]。同样地，Alpha振荡的减少可以表明一个人在密切关注某物 [4]。而疲倦通过Delta、Theta和Alpha波振荡的变化也会产生可检测到的EEG特征 [5]。
我们如何在车里测量注意力？
在车辆中，我们可以采用行为学方法来测量注意力和困意。例如，摄像头可以追踪驾驶员的眼神，确保他们把目光投向了路面。同样的，摄像头也可以检测他们何时开始打瞌睡，暗示他们已经困了。然而，仅仅根据一个人在看着路或者没有打瞌睡，并不能代表他们注意力集中，或者没有进入到疲惫阶段。通过EEG，可以对这些危险状态的检测进行增强。脑电波甚至还可能在行为可测前预测到它们。
坐在驾驶座上的神经科学-EEG可以对这些危险状态的检测进行增强。它们甚至还可能在行为表现明显的数秒前，就对它们进行预测。
在2020年，研究人员对一些有关使用商用EEG头戴设备检测实时困意的研究进行了系统性的审查 [6]。他们报告说，在这些类型的研究中，最常用的设备是由Emotiv制造的，其次是Neurosky、Interaxon和OpenBCI。对于疲劳检测，他们发现即使是基本的脑电图特征，如频率振荡，也可以拿来检测困境。然而，他们指出在许多情况下，"算法优化仍是有必要的"：意思是人工智能算法带来了更准确的检测。
结合商用EEG和机器学习算法让我们更安全
十多年来，Emotiv一直是商业化EEG的世界领军品牌。在此期间，他们开发了各种形式的脑电图监测系统：从32通道的传统研究脑电帽，到2通道的耳塞式耳机等。而紧凑外形设计的系统（如MN8耳机或Insight），代表了迈向日常便携式神经科学技术（Weable Neurotech）的第一步。通过将这些硬件技术融合进汽车驾驶控制中，我们也许能够在引发事故的精神状态发生之前，就起到预防的效果。
工作时的神经科学技术-利用人工智能和商业脑电（EEG）进行大脑研究，帮助我们保持安全。
将EEG硬件融入车辆只解决了一部分问题。为了能够对采集到的脑电数据善加利用，我们需要将其处理成有用的指标。先进的机器学习算法通过将EEG数据解码为可以索引特定心理状态的指标而实现这一目的。迄今为止，Emotiv已经开发了七种这样的检测指标：挫败感、兴趣度、放松度、沉浸度、兴奋度、专注度和压力值。Emotiv 工程师与神经科学家紧密合作，通过严谨的实验研究（这些研究采用了目前公认会诱发这些状态的实验过程方案）开发出这些检测指标。在汽车领域，Emotiv目前正在通过驾车模拟器，对开发的驾车分心检测器进行精细的端对端调校。而在与西澳大利亚皇家汽车俱乐部的合作中（带来了一款"用意念控制"的智能车辆：当注意力下降时，时速会被自动降低），也取得了一系列前景看好的成果 [7]。你可以在 YouTube 上找到有关这一合作和成果的视频。
神经科学与未来驾驶
坐在驾驶座上的神经科学 - 神经科学和未来驾驶。
从安全带和减速带等早期干预措施，到自动紧急制动和辅助转向等现代安全技术，我们的爱车已经变得安全得多。然而，每年死于交通事故的人数标明，我们要把车辆视作真正"安全"还有很长的一段路要走。随着技术进步，我们的汽车毫无疑问地会继续变得更加安全。但只要人依然是主要的车辆操控者，就无法完全避免由人引起的碰撞。而EEG在这一领域具有尤为广阔的前景：它能够在导致事故发生的状态产生前进行捕捉，在防微杜渐的同时，实现事前干预。
参考资料
撰写：Dr Nikolas Williams, Emotiv Research Scientist.
几个月前，我在国外生活了八年后搬回了美国。重新开始的部分工作意味着要购买生活所需的所有东西。除了沙发、床和餐桌外，我当然还需要一辆车。我认为自己在财务上是一个懂行的人，因此专门寻找较旧、具有成本效益的车型，但很快就被虚高的价格和稀缺的库存挫伤了积极性。2021年的二手车市场实际上是在逼我买新车，我最终也这么做了。由于违反了基本的个人理财原则，我感到有些沮丧，但这种沮丧很快就被对全新丰田 SUV 的舒适感和功能所带来的无限热情所取代。
我特别被自动驾驶功能所吸引，在这之前，我只是在纸面上读到过这种功能。辅助转向和前瞻雷达使长途驾驶变得轻而易举。我只需要把眼睛盯在马路上，一只手搭在方向盘上，我的车基本上就可以自己开。再加上碰撞规避、盲点监测、后视摄像头以及警报系统，以确保我不会撞到任何在我后面经过的人。客观地说，这辆新车安全系数比我过去十年来大部分时间里开的老款汽车高出了数倍。
当然，汽车还不能完全自动驾驶。虽然汽车具有漂亮的自动和安全功能，但它仍然需要驾驶员的监督，并在必要时进行干预。要想在驾驶中消除人为因素，我们还有很长的路要走，而这正是导致汽车事故和死亡的主要因素。人在开车时会犯糊涂。无论是他们认为喝酒后开动车辆是个好主意，还是超速行车很有趣，或者是因为他们需要在靠边停下休息疲惫的身体之前再多开几英里，人类引起了许多可以预防的汽车事故。
[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]
根据美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）的数据，2019年有36,096起交通死亡事故。据估计，2020年的交通死亡人数超过38,000人 [1]。其中很大一部分是由于危险驾驶造成的，因此是可以预防的。NHTSA确定了六种危险驾驶行为：超速、酒后和毒后驾驶、不使用（或不正确使用）安全带、分心驾驶和疲劳驾驶。由于三分之二的交通死亡事故可归因于超速和不安全驾驶，因此许多干预运动都正确地将目光投向了解决这些风险上。然而，分心和疲劳驾驶造成了为数不少的死亡。2019年，有3,142起与分心有关的死亡和697起与疲劳有关的死亡 [2]。
在实验室中利用神经科学测量注意力
坐在驾驶座上的神经科学-在实验室里利用神经科学衡量注意力。
神经科学家在实验室中使用各种方法来测量注意力。其中一个方法是基于这样一个事实：当神经元放电时，大脑会释放出微量的电流。通过脑电图（EEG），我们可以测量电的变化，以了解大脑在何时、何地处于活跃状态。这些波动发生的速度（即频率）被称为振荡，或者俗称脑电波。脑电波的频率可以让我们全面了解精神状态或过程。
例如，每秒振荡14到30次（或14-30Hz）的脑波被称为Beta波，与高度心理活动、积极专注有关。在8-13 Hz范围内的振荡被称为Alpha波，通常在放松或处于被动放松时出现。例如，一个人在冥想时经常会看到Alpha波。Theta波是介于4和7 Hz之间的振荡，当一个人深度放松或困倦时会看到。最慢的波是Delta波（1-4 Hz），在人处于深度睡眠时会观察到。
请看相关文章 EEG入门指南
在实验室中，科学家可以测量脑电波的时间、幅度和频率，以确定一个人在执行任务时心神处于专注还是涣散状态。例如，当一个人看到或听到他们一直在关注的产品时，脑电波会表现出一种非常特殊的反应，称为P300，这是一种大幅度的脑电波，在产品出现后约300毫秒时产生 [3]。同样地，Alpha振荡的减少可以表明一个人在密切关注某物 [4]。而疲倦通过Delta、Theta和Alpha波振荡的变化也会产生可检测到的EEG特征 [5]。
我们如何在车里测量注意力？
在车辆中，我们可以采用行为学方法来测量注意力和困意。例如，摄像头可以追踪驾驶员的眼神，确保他们把目光投向了路面。同样的，摄像头也可以检测他们何时开始打瞌睡，暗示他们已经困了。然而，仅仅根据一个人在看着路或者没有打瞌睡，并不能代表他们注意力集中，或者没有进入到疲惫阶段。通过EEG，可以对这些危险状态的检测进行增强。脑电波甚至还可能在行为可测前预测到它们。
坐在驾驶座上的神经科学-EEG可以对这些危险状态的检测进行增强。它们甚至还可能在行为表现明显的数秒前，就对它们进行预测。
在2020年，研究人员对一些有关使用商用EEG头戴设备检测实时困意的研究进行了系统性的审查 [6]。他们报告说，在这些类型的研究中，最常用的设备是由Emotiv制造的，其次是Neurosky、Interaxon和OpenBCI。对于疲劳检测，他们发现即使是基本的脑电图特征，如频率振荡，也可以拿来检测困境。然而，他们指出在许多情况下，"算法优化仍是有必要的"：意思是人工智能算法带来了更准确的检测。
结合商用EEG和机器学习算法让我们更安全
十多年来，Emotiv一直是商业化EEG的世界领军品牌。在此期间，他们开发了各种形式的脑电图监测系统：从32通道的传统研究脑电帽，到2通道的耳塞式耳机等。而紧凑外形设计的系统（如MN8耳机或Insight），代表了迈向日常便携式神经科学技术（Weable Neurotech）的第一步。通过将这些硬件技术融合进汽车驾驶控制中，我们也许能够在引发事故的精神状态发生之前，就起到预防的效果。
工作时的神经科学技术-利用人工智能和商业脑电（EEG）进行大脑研究，帮助我们保持安全。
将EEG硬件融入车辆只解决了一部分问题。为了能够对采集到的脑电数据善加利用，我们需要将其处理成有用的指标。先进的机器学习算法通过将EEG数据解码为可以索引特定心理状态的指标而实现这一目的。迄今为止，Emotiv已经开发了七种这样的检测指标：挫败感、兴趣度、放松度、沉浸度、兴奋度、专注度和压力值。Emotiv 工程师与神经科学家紧密合作，通过严谨的实验研究（这些研究采用了目前公认会诱发这些状态的实验过程方案）开发出这些检测指标。在汽车领域，Emotiv目前正在通过驾车模拟器，对开发的驾车分心检测器进行精细的端对端调校。而在与西澳大利亚皇家汽车俱乐部的合作中（带来了一款"用意念控制"的智能车辆：当注意力下降时，时速会被自动降低），也取得了一系列前景看好的成果 [7]。你可以在 YouTube 上找到有关这一合作和成果的视频。
神经科学与未来驾驶
坐在驾驶座上的神经科学 - 神经科学和未来驾驶。
从安全带和减速带等早期干预措施，到自动紧急制动和辅助转向等现代安全技术，我们的爱车已经变得安全得多。然而，每年死于交通事故的人数标明，我们要把车辆视作真正"安全"还有很长的一段路要走。随着技术进步，我们的汽车毫无疑问地会继续变得更加安全。但只要人依然是主要的车辆操控者，就无法完全避免由人引起的碰撞。而EEG在这一领域具有尤为广阔的前景：它能够在导致事故发生的状态产生前进行捕捉，在防微杜渐的同时，实现事前干预。
参考资料
撰写：Dr Nikolas Williams, Emotiv Research Scientist.
几个月前，我在国外生活了八年后搬回了美国。重新开始的部分工作意味着要购买生活所需的所有东西。除了沙发、床和餐桌外，我当然还需要一辆车。我认为自己在财务上是一个懂行的人，因此专门寻找较旧、具有成本效益的车型，但很快就被虚高的价格和稀缺的库存挫伤了积极性。2021年的二手车市场实际上是在逼我买新车，我最终也这么做了。由于违反了基本的个人理财原则，我感到有些沮丧，但这种沮丧很快就被对全新丰田 SUV 的舒适感和功能所带来的无限热情所取代。
我特别被自动驾驶功能所吸引，在这之前，我只是在纸面上读到过这种功能。辅助转向和前瞻雷达使长途驾驶变得轻而易举。我只需要把眼睛盯在马路上，一只手搭在方向盘上，我的车基本上就可以自己开。再加上碰撞规避、盲点监测、后视摄像头以及警报系统，以确保我不会撞到任何在我后面经过的人。客观地说，这辆新车安全系数比我过去十年来大部分时间里开的老款汽车高出了数倍。
当然，汽车还不能完全自动驾驶。虽然汽车具有漂亮的自动和安全功能，但它仍然需要驾驶员的监督，并在必要时进行干预。要想在驾驶中消除人为因素，我们还有很长的路要走，而这正是导致汽车事故和死亡的主要因素。人在开车时会犯糊涂。无论是他们认为喝酒后开动车辆是个好主意，还是超速行车很有趣，或者是因为他们需要在靠边停下休息疲惫的身体之前再多开几英里，人类引起了许多可以预防的汽车事故。
[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]
根据美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）的数据，2019年有36,096起交通死亡事故。据估计，2020年的交通死亡人数超过38,000人 [1]。其中很大一部分是由于危险驾驶造成的，因此是可以预防的。NHTSA确定了六种危险驾驶行为：超速、酒后和毒后驾驶、不使用（或不正确使用）安全带、分心驾驶和疲劳驾驶。由于三分之二的交通死亡事故可归因于超速和不安全驾驶，因此许多干预运动都正确地将目光投向了解决这些风险上。然而，分心和疲劳驾驶造成了为数不少的死亡。2019年，有3,142起与分心有关的死亡和697起与疲劳有关的死亡 [2]。
在实验室中利用神经科学测量注意力
坐在驾驶座上的神经科学-在实验室里利用神经科学衡量注意力。
神经科学家在实验室中使用各种方法来测量注意力。其中一个方法是基于这样一个事实：当神经元放电时，大脑会释放出微量的电流。通过脑电图（EEG），我们可以测量电的变化，以了解大脑在何时、何地处于活跃状态。这些波动发生的速度（即频率）被称为振荡，或者俗称脑电波。脑电波的频率可以让我们全面了解精神状态或过程。
例如，每秒振荡14到30次（或14-30Hz）的脑波被称为Beta波，与高度心理活动、积极专注有关。在8-13 Hz范围内的振荡被称为Alpha波，通常在放松或处于被动放松时出现。例如，一个人在冥想时经常会看到Alpha波。Theta波是介于4和7 Hz之间的振荡，当一个人深度放松或困倦时会看到。最慢的波是Delta波（1-4 Hz），在人处于深度睡眠时会观察到。
请看相关文章 EEG入门指南
在实验室中，科学家可以测量脑电波的时间、幅度和频率，以确定一个人在执行任务时心神处于专注还是涣散状态。例如，当一个人看到或听到他们一直在关注的产品时，脑电波会表现出一种非常特殊的反应，称为P300，这是一种大幅度的脑电波，在产品出现后约300毫秒时产生 [3]。同样地，Alpha振荡的减少可以表明一个人在密切关注某物 [4]。而疲倦通过Delta、Theta和Alpha波振荡的变化也会产生可检测到的EEG特征 [5]。
我们如何在车里测量注意力？
在车辆中，我们可以采用行为学方法来测量注意力和困意。例如，摄像头可以追踪驾驶员的眼神，确保他们把目光投向了路面。同样的，摄像头也可以检测他们何时开始打瞌睡，暗示他们已经困了。然而，仅仅根据一个人在看着路或者没有打瞌睡，并不能代表他们注意力集中，或者没有进入到疲惫阶段。通过EEG，可以对这些危险状态的检测进行增强。脑电波甚至还可能在行为可测前预测到它们。
坐在驾驶座上的神经科学-EEG可以对这些危险状态的检测进行增强。它们甚至还可能在行为表现明显的数秒前，就对它们进行预测。
在2020年，研究人员对一些有关使用商用EEG头戴设备检测实时困意的研究进行了系统性的审查 [6]。他们报告说，在这些类型的研究中，最常用的设备是由Emotiv制造的，其次是Neurosky、Interaxon和OpenBCI。对于疲劳检测，他们发现即使是基本的脑电图特征，如频率振荡，也可以拿来检测困境。然而，他们指出在许多情况下，"算法优化仍是有必要的"：意思是人工智能算法带来了更准确的检测。
结合商用EEG和机器学习算法让我们更安全
十多年来，Emotiv一直是商业化EEG的世界领军品牌。在此期间，他们开发了各种形式的脑电图监测系统：从32通道的传统研究脑电帽，到2通道的耳塞式耳机等。而紧凑外形设计的系统（如MN8耳机或Insight），代表了迈向日常便携式神经科学技术（Weable Neurotech）的第一步。通过将这些硬件技术融合进汽车驾驶控制中，我们也许能够在引发事故的精神状态发生之前，就起到预防的效果。
工作时的神经科学技术-利用人工智能和商业脑电（EEG）进行大脑研究，帮助我们保持安全。
将EEG硬件融入车辆只解决了一部分问题。为了能够对采集到的脑电数据善加利用，我们需要将其处理成有用的指标。先进的机器学习算法通过将EEG数据解码为可以索引特定心理状态的指标而实现这一目的。迄今为止，Emotiv已经开发了七种这样的检测指标：挫败感、兴趣度、放松度、沉浸度、兴奋度、专注度和压力值。Emotiv 工程师与神经科学家紧密合作，通过严谨的实验研究（这些研究采用了目前公认会诱发这些状态的实验过程方案）开发出这些检测指标。在汽车领域，Emotiv目前正在通过驾车模拟器，对开发的驾车分心检测器进行精细的端对端调校。而在与西澳大利亚皇家汽车俱乐部的合作中（带来了一款"用意念控制"的智能车辆：当注意力下降时，时速会被自动降低），也取得了一系列前景看好的成果 [7]。你可以在 YouTube 上找到有关这一合作和成果的视频。
神经科学与未来驾驶
坐在驾驶座上的神经科学 - 神经科学和未来驾驶。
从安全带和减速带等早期干预措施，到自动紧急制动和辅助转向等现代安全技术，我们的爱车已经变得安全得多。然而，每年死于交通事故的人数标明，我们要把车辆视作真正"安全"还有很长的一段路要走。随着技术进步，我们的汽车毫无疑问地会继续变得更加安全。但只要人依然是主要的车辆操控者，就无法完全避免由人引起的碰撞。而EEG在这一领域具有尤为广阔的前景：它能够在导致事故发生的状态产生前进行捕捉，在防微杜渐的同时，实现事前干预。
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