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2000年，一個(gè)名叫倪華良的上海小伙從復(fù)旦大學(xué)電子工程系畢業(yè)，進(jìn)入到張江集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)。8年后，由于喜歡挑戰(zhàn)和折騰的性格，他選擇遠(yuǎn)赴加拿大工作和生活，在高通加拿大分公司繼續(xù)從事芯片研發(fā)的工作，成為staff engineer，并因?yàn)榕d趣愛(ài)好喜歡上了人機(jī)接口交互，于是兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)又在2015年回到了老家上海，成立了一家從事神經(jīng)科學(xué)和人機(jī)交互領(lǐng)域研究的科技公司——傲意科技，而他自己既是這家仿生智能公司的CEO，又是產(chǎn)品研發(fā)的技術(shù)擔(dān)當(dāng)。
在談到為什么要進(jìn)入仿生智能這個(gè)賽道時(shí)，倪華良表示：“在成立公司之前，我的興趣愛(ài)好是和AR/VR相關(guān)的，當(dāng)時(shí)做的就是非接觸式的手勢(shì)交互方法，后來(lái)在一路發(fā)展的過(guò)程中，我們將產(chǎn)品做出來(lái)了，由于行業(yè)發(fā)展的一個(gè)周期性問(wèn)題，于是我們選擇了當(dāng)下的一個(gè)剛需方向，也就是仿生智能中的假肢，我認(rèn)為這個(gè)方向也值得我們?nèi)ゼ夹g(shù)改革、去創(chuàng)新。”
假肢其實(shí)是一個(gè)比較獨(dú)特和垂直的市場(chǎng)，是上萬(wàn)種輔具里面的一個(gè)分支，根據(jù)殘聯(lián)公開(kāi)的數(shù)據(jù)顯示，目前全球需要手部截肢的人數(shù)大概在1600萬(wàn)左右，中國(guó)沒(méi)有一個(gè)很明確的數(shù)據(jù)，事實(shí)上大概在200-300萬(wàn)左右。此外，在中國(guó)，下肢截肢的數(shù)量是超過(guò)上肢的，大概在500-600萬(wàn)左右。雖然這不是一個(gè)安全意義上像消費(fèi)電子這種非常廣的市場(chǎng)，但對(duì)于這些非常的個(gè)體而言，它是一個(gè)非常重要的輔具產(chǎn)品，存在較強(qiáng)的社會(huì)意義。
什么是“仿生智能”？
那么究竟什么是“仿生智能”呢？其實(shí)從字面上我們就能感受到其本質(zhì)，“仿生”就是要盡量地模仿我們的真正人體，“智能”就是它要能明白這個(gè)人想要做什么，同時(shí)它又可以通過(guò)一些軟件的方式，能實(shí)現(xiàn)一些個(gè)人的定制化的功能。
心電、肌電、腦電三大傳感器有何異同？
說(shuō)到仿生智能，就不得不提到傳感器。而“心電、肌電、腦電傳感器”被稱為組成仿生智能系統(tǒng)最底層的要素。顧名思義，這三種傳感器采集的分別是心電信號(hào)、肌電信號(hào)和腦電信號(hào)，但這三者之間是否存在某些異同點(diǎn)呢？
倪華良表示：“這三種傳感器的前端是非常接近的，都是對(duì)一種弱信號(hào)的放大和提取，只是由于信號(hào)強(qiáng)度的不同，其采集到的信號(hào)的頻譜和噪音是有所不同的?！?/p>
比如心電信號(hào)相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較強(qiáng)的，它的波形是一種周期性的比較固定的一種形態(tài)，如果出現(xiàn)波形上的不一致，我們就可以用來(lái)判別疾病的情況。
肌電信號(hào)則不同，它只有在大腦控制一塊肌肉進(jìn)行收縮的時(shí)候才會(huì)產(chǎn)生，從信號(hào)的形態(tài)來(lái)看，肌電信號(hào)和語(yǔ)音信號(hào)是比較相似的，都是一種上上下下的起伏信號(hào)，當(dāng)你不用力的時(shí)候，這種跳躍式的信號(hào)就變成接近于一條直線，就像一個(gè)馬達(dá)開(kāi)通以后，馬達(dá)里面有電流信號(hào)一樣。所以，如果我們用一個(gè)肌電傳感器基本上就能判斷這塊肌肉是否在用力，但是如果我們要判斷一個(gè)更大范圍的復(fù)雜的動(dòng)作意圖的時(shí)候，我們就需要比較多的傳感器組成一個(gè)陣列，因?yàn)槲覀円粋€(gè)動(dòng)作通常是由好多塊肌肉共同運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生出來(lái)的一個(gè)動(dòng)作。此外，由于肌電信號(hào)也是直接在肌肉上方獲取的，所以信號(hào)強(qiáng)度也相對(duì)較大。
而與心電、肌電信號(hào)不同，腦電信號(hào)的獲取難度較大，目前有兩種方法，一種是侵入式的，一種是非侵入式的。常規(guī)采用的是非侵入式的，因?yàn)檫@種方法不存在手術(shù)開(kāi)顱的風(fēng)險(xiǎn)，也不會(huì)涉及倫理問(wèn)題。但是非侵入式的腦電信號(hào)采集是一種巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)槲覀兊哪X神經(jīng)顱骨以內(nèi)的這個(gè)信號(hào)從我們的大腦的腦神經(jīng)里面往上穿透的時(shí)候，它要穿過(guò)顱骨、頭皮和頭發(fā)，信號(hào)的衰減會(huì)非常嚴(yán)重?！熬拖袼肋^(guò)一座大山一樣，你在山的這邊喊一嗓子，到山的另外一頭去獲取信號(hào)，聲音是嗡嗡的，只能聽(tīng)個(gè)大概，這是因?yàn)樾盘?hào)的衰減以及信息含量更多的高頻的信息已經(jīng)丟失了?！蹦呷A良打了個(gè)生動(dòng)的比喻。
如果說(shuō)肌電信號(hào)是mV級(jí)的，那么腦電信號(hào)就是μV級(jí)的。所以，我們?cè)谶€原腦電信號(hào)的時(shí)候，除了要選用非常好的放大器以外，通常還要做一堆的濾波，然后才能用非常高分辨率的ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。如果說(shuō)肌電信號(hào)我們用8個(gè)bit，256個(gè)梯度表示，就能獲得很好的信號(hào)質(zhì)量的話，腦電信號(hào)就至少要用24個(gè)bit，2的24次方，就是16M這樣的分辨率才能很好的去獲取該信號(hào)。
數(shù)據(jù)處理和算法放在端側(cè)，還是在云端？
有了傳感器獲取數(shù)據(jù)，就還需要處理器和算法去識(shí)別和處理這些數(shù)據(jù)。眾所周知，在很多圖像傳感器中，已經(jīng)有非常多的應(yīng)用場(chǎng)景是將簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)處理放在端側(cè)，甚至傳感器上，那么對(duì)于仿生智能來(lái)講，它的數(shù)據(jù)處理又有何特色呢？
倪華良表示：“根據(jù)不同的應(yīng)用，我們會(huì)選擇不同的方法。比如我們的肌電，傳感器和主控芯片之間的距離是很短的，其中帶來(lái)的噪音是可以容忍的，所以沒(méi)有必要在每塊芯片側(cè)將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。而對(duì)于數(shù)據(jù)處理量的問(wèn)題，通常我們?cè)诩僦锩鏁?huì)放8個(gè)或者更多的傳感器，事實(shí)上綜合系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本控制，8個(gè)已經(jīng)蠻多了，半分鐘大概會(huì)產(chǎn)生240k的數(shù)據(jù)量，當(dāng)技術(shù)端往前走，市場(chǎng)端要往回推，這中間需要達(dá)到一個(gè)大家都比較比較舒服的平衡點(diǎn)。這個(gè)時(shí)候，我們就在邊側(cè)的設(shè)備端就把它全部處理完了?！?/p>
“對(duì)于腦電來(lái)說(shuō)，我們的產(chǎn)品有64個(gè)通道，它在邊緣處理的時(shí)候就很困難，這一方面和我們采用的是低功耗的MCU相關(guān)，另一方面選處理能力很強(qiáng)的CPU成本也會(huì)上升，功耗也會(huì)上升。所以，在腦電系統(tǒng)的應(yīng)用里，需要將大量的數(shù)據(jù)放到PC端去處理?！?/p>
在仿生手的應(yīng)用里面，傲意科技在應(yīng)用里面加入了一些人工智能的算法，目的是要理解截肢的用戶他到底想要做什么動(dòng)作，到底是想要把手握起來(lái)，把手打開(kāi)，還是說(shuō)要做個(gè)捏的動(dòng)作？本質(zhì)上就是一個(gè)個(gè)的指令，這個(gè)信號(hào)處理是不可能連著手機(jī)或云端的，因?yàn)檎麄€(gè)環(huán)路下來(lái)，延時(shí)太大了。所以，我們就要求在現(xiàn)場(chǎng)就要能識(shí)別。但對(duì)于“仿生手如何能明白這個(gè)人想要做什么”，也就是模型或者知識(shí)庫(kù)，這個(gè)事情需要在云端來(lái)做。
為什么要放在云端呢？還是要回到一個(gè)數(shù)據(jù)處理的能力的問(wèn)題。人工智能分為三個(gè)方面：算力、算法和數(shù)據(jù)，當(dāng)前云端server的算力已經(jīng)很強(qiáng)了，由于算力的提升，幾十年以前提出來(lái)的好多算法，比如BP網(wǎng)絡(luò)、CNN這些現(xiàn)在比較流行的AI算法，當(dāng)年沒(méi)有算力跑不起來(lái)，但現(xiàn)在有了算力都能跑起來(lái)了。當(dāng)然，對(duì)于仿生智能來(lái)說(shuō)，不是單一地使用某種算法，而是圍繞著用戶體驗(yàn)展開(kāi)的算法集合。
此外，數(shù)據(jù)是非常關(guān)鍵的東西，所謂巧婦難為無(wú)米之炊，在仿生手中，數(shù)據(jù)來(lái)源于用戶自己，他們自己采集，建立自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后將其扔給算法，生成出抽象的AI模型，或者稱之為抽象的知識(shí)庫(kù)，再把它加載回設(shè)備中，這個(gè)時(shí)候就可以離開(kāi)云端，用一塊比較便宜的Cortex-M系列芯片，就能跑一個(gè)邊緣的人工智能的算法，基于用戶自己的數(shù)據(jù)和它以往的一個(gè)AI模型，去判別手要執(zhí)行的動(dòng)作，再將其轉(zhuǎn)化為機(jī)器指令，發(fā)給機(jī)械的手去做出相應(yīng)的動(dòng)作來(lái)。這種做法即在邏輯上比較合理，有在成本上具有一定的優(yōu)勢(shì)。
仿生智能設(shè)備是否需要通過(guò)醫(yī)療認(rèn)證才能進(jìn)入市場(chǎng)？
事實(shí)上，由于假肢沒(méi)有任何的治療作用，所以在不同的國(guó)家，對(duì)于仿生智能設(shè)備的管理法規(guī)是不一樣的。在中國(guó)的法律體系下面，它是一種輔助設(shè)備，不是醫(yī)療產(chǎn)品，是屬于民政管轄的，在北京這邊有一個(gè)國(guó)家康復(fù)輔具檢驗(yàn)中心，在那里去做過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)并合格后就能上市。而在美國(guó)或歐盟國(guó)家，因?yàn)檫@些國(guó)家沒(méi)有專門的民生部門，所以假肢是屬于醫(yī)療范疇的，需要通過(guò)比如說(shuō)class one的一個(gè)認(rèn)證后，才能正常上市。
寫在最后
由于底層技術(shù)的相似性，做仿生智能的公司在進(jìn)軍AR/VR/XR市場(chǎng)時(shí)，擁有先天性的優(yōu)勢(shì)，而傲意科技起點(diǎn)就是倪華良對(duì)于AR/VR這些人機(jī)交互技術(shù)的喜愛(ài)，所以在未來(lái)，傲意科技一定也會(huì)在AR/VR/XR等市場(chǎng)綻放獨(dú)有的光彩。
