目前,在临床康复场景中,重症患者由于功能受限,往往难以自主完成训练。同时,康复有效性量化难、训练枯燥、缺乏持续激励与反馈等问题仍然存在。

这些挑战并非源自单一的设备性能不足问题,而是「中枢指令-外周执行-感觉反馈」这一完整的神经闭环尚未被完全打通。

在昨日(1月28日)的第二届傅利叶具身智能生态大会上,该公司面对此类问题给出了新型解决方案——将脑机借口引入康复智能机器人,构建脑机具身智能康复港。

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傅利叶创始人兼CEO顾捷表示,脑机技术的结合,为康复的训练评估增加了一个维度。通过脑机与例如下肢外骨骼机器人的结合,可以实时采集脑电信号,让机器人能够学会理解人的意图,实现「大脑控制」与「肢体控制」的高度耦合。

康养领域:

具身应用的万亿级市场

顾捷介绍称,康养产业的天花板极高,从康复医院、养老院,护理院,再到未来的家庭场景,加起来是一个万亿级的市场。

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但是,面对令人兴奋的蓝海以及迫切的需求,他却认为,具身智能在此领域的深度应用,仍需要漫长的验证。

“康复从来都不是一个技术的问题。这10年来,我们看到的康复科,是一个非常严肃但又极具人情味的地方,它关乎了科学、坚持、功能恢复,也关乎信心和陪伴。”

他表示,尽管技术在迭代,但要想让机器人能够全面主动地理解人的需求,不能指望一时的技术爆发。

目前,傅利叶售出的外骨骼机器人已达到万台,足以证明其临床和商业价值。

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而在未来,人形机器人在康养领域或许能实现更多应用,包括训练互动和情感陪伴等方面。

“例如,当机器人拥有一定的操作能力,就可以与患有认知障碍的患者进行反复训练,加快大脑神经重塑的过程;而且我们在看到很多论文中也看到,自闭症的孩子或许不太愿意与人接触,但却愿意接触机器人。”

而且,人形机器人可以模拟人类的标准化动作,让患者不断地跟随练习,就像给人类做强化学习一样,有助于提升患者动作的精准度与协调性,加速神经肌肉功能的恢复进程,具有很高的临床价值。

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脑机技术的关键变化

在活动现场,顾捷宣布傅利叶将脑机接口技术引入具身智能康复港,构建「意图-执行-感知反馈」闭环训练机制——以大脑中枢驱动,康复机器人辅助执行,通过非侵入式采集脑电信号并解码,转化为指令驱动设备训练,诱导神经重塑。

顾捷表示,传统的康复靠设备带动肢体,大脑参与度低,易陷入无效训练。而依据神经可塑性等理论,人机协作训练能同步激活特定神经回路,强化突触连接,促进神经通路重构。临床共识也表明,患者主动参与的人机协作训练效果更优。

当患者穿戴「脑电帽」产生运动想象,多通道电极阵列实时采集脑电信号,AI算法识别意图后驱动机器人带动下肢步态训练,实现「大脑想动」与「肢体即动」的紧密耦合,刺激神经系统重建神经通路。

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“其实早在2017年,我们就已经在内部启动了脑机接口和外骨骼的预研。但当时还存在很多工程瓶颈,比如信号的噪声高,稳定性不足,难以规模化部署等。”

顾捷称,直到近两年,傅利叶终于看到了两个决定性的变化——

1、脑机硬件逐渐成熟,设备趋于轻量化和模块化:非侵入式脑机从原来的单一采集脑电信号,转向如今的近红外采集,未来还有望实现多通道超声等信号采集方案。其抗干扰性、便携性、准确性都在不断提升,并且已进入量产阶段。

2、大模型能够改变未来脑机信号的处理方式——以前处理脑电信号要依赖频谱分析、FFT(快速傅里叶变换)和SSVEP(稳态视觉诱发电位)等传统处理方式,这些方式在处理一些非线性信号时,能力非常有限。

而基于大模型,可以让脑机接口做出意图分类,最终实现意图解码。

“如今,脑机接口首次具备了主动交互的工程基础,我们才慎重地作出决定,将其真正引入康复港的临床案例。”

通过脑机与康复设备深度融合,可以弥补传统康复在早期介入、训练有效性与评估精度上的短板,还能同步监测多项数据,为训练专注度和康复效果提供量化依据,也可以覆盖全康复周期。

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“当患者在训练过程中产生了运动意图,但肌肉水平又难以执行的时候,机械能够为脑机识别到的意图提供助力,完成中枢到外周的完整闭环训练。这并非10年以后的概念,而是我们在1-2年内明确会规模化落地的产品方向。”顾捷说道。

以全新交互范式

打造新型数据集

“目前在全球范围内,脑机技术和具身智能是缺乏大规模数据集的,也缺乏相应的软硬件基础设施。我们非常清楚,这不是一件可以被快速验证的事情,它需要有足够的耐心、长期的技术积累、数据积累,也需要跨学科的持续协作…这会对人机交互的范式产生颠覆性的变化,它使得我们有足够的热情投入这一领域。”

顾捷称,脑机作为一个中枢控制器,未来将可实现遥控或者遥操作一部分机器人,但这还要经历很漫长的过程,傅利叶目前是要做好基础设施。

据了解,傅利叶的机器人均具备数据采集装备,并将结合脑机建立新型数据集。“有了数据就能够知道意图的分类,才能够带来真正的控制和临床价值。”

“原来我们是让遥操员穿戴外骨骼,或者用其他装备去操控机器人来采集数据。但如果结合脑电信号做同步采集的话,这其中就加了一个时间戳,比如我伸手时,就知道了这段脑电对应的是伸手动作,而抬胳膊时对应的是另外一段脑电数据,这样就天然进行了标注,形成闭环。”

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顾捷表示,傅利叶将与合作机构共同打造数据集,形成新的标准,并在未来开源。

在活动现场,傅利叶宣布将联合上海交通大学医学院附属瑞金医院、复旦大学类脑智能科学与技术研究院、天桥脑科学研究院、国家地方共建人形机器人创新中心、同济大学附属养志康复医院、格式塔科技和临港实验室共同发起「脑机具身·数据引擎联合创新计划」,以核心硬件、工具链等底层技术持续支持探索脑机接口与具身智能体的深度融合,验证面向未来的人机交互闭环体系。

和许多行业研究者一样,顾捷也认同数据并非越多越好,最关键的还是质量——比起重复同一个任务千万遍,行业真正需要的是不同任务的切换。其中既有成功的任务,也有失败的任务,而后形成高质量数据集。

他认为,可以将「互联网规模的多模态数据集」作为数据基座,再结合人类第一视角的交互数据,以及在真实场景中产生的小部分人形机器人的实际数据。

“虽说是小部分的真机数据,但也不是大家想的那么少。未来它也可以形成亿级别的数据量。”

(多模态数据采集)
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(多模态数据采集)

2020年,傅利叶就已首次推出专为康养场景设计的「智能康复港」一站式解决方案,覆盖神经、骨科、疼痛等多种康复类型,满足不同阶段的康复需求,并提供科室能力建设与运营服务方案。

截至目前,傅利叶智能康复港已在全国范围内建设了300多家康复科室,面向省市县乡镇各级医疗机构及康养社区。

脑机技术的加入,无疑使得具身智能在康养领域的应用,出现了新的可能性。