近来，浙江某小学选用了BrainCo公司（强脑科技）的一款脑机接口产品---赋思头环（Focus1）。说是能够经过这一款脑机接口头环，以及配套的APP，将头环搜集的大脑信号传递到电脑或手机上，能实时检测并核算学生上课、做作业时的留意力分数，用以进步学生的留意力。
图|BrainCo
依据BrainCo官方网站信息，该公司是哈佛大学立异试验室孵化的华人团队，专心于研制脑科学产品。这款脑机接口头环还获得了各式各样的奖项，看来就差一个诺贝尔奖了。
图|BrainCo
看到许多媒体都在重视这款头环把孩子当成机器来监测是否不太人道，以及这些大脑信息数据是否保密等等，作为一名从前因搜集和处理数据头秃的认知神经科研作业者，看到这么“好”的产品，我却不由得心动了。
要知道这款产品价格低廉（价格3500元）却快捷好用。配上快捷可携带式的设备（头环）、实时处理技能（所谓的NASA算法和专心指数算法），能够主动生成成果图表并得出结论。一切进程简直都能够在一天乃至几个小时内完结。比起咱们花一年半载才干自始至终完结一个脑电试验，功率简直不能更高。
可是这款头环所选用的技能真的能够实时检测大脑留意力的改动吗？
本着科研作业者细心谨慎的情绪，我细心剖析了这款产品的基本原理和技能。
仅靠一个头环能搜集脑电波吗？
当咱们看见美丽的风光，倾听美好的音乐，这些外部信息都会发生电信号，然后一路火花带闪电，经过绵长的神经纤维传到达大脑神经中枢，终究发生感觉和情感。大脑在活泼的时分，脑神经细胞会在大脑皮层或头皮外表发生自发性或诱发性电位，咱们能够经过脑电仪记载下这些电波改动，称之为脑电波（Electroencephalogram,EEG），其示意图如下：
图|http:///zhuanli/05/201810565890.h
但脑电波十分弱小，它引起的电压改动数量级是以微伏来核算的，所以咱们平常底子感触不到它的存在，也很难搜集到。加上脑电波十分简略遭到搅扰，当咱们企图扫除无关的脑电波，只提取有用的脑电波的时分，却很简略把想要的脑电波给过滤掉。所以关于脑电波的搜集和解码是并没有那么简略。科学家们在研讨脑电波的时分往往选用专门的脑电仪来记载脑电波的改动。脑电仪能够下降头皮与电极之间的电阻，一起扩大脑电波的强度，这才干完成脑电波的搜集和剖析。
图|华南师范大学试验中心
咱们都知道大脑不同区域的功用是不相同的。现在广泛运用的脑电仪为了定位到相应的大脑功用区域，选用了带有数十个电极的电极帽来搜集电位，一起经过去除头皮上的角质和涂改导电膏来减小电阻，此外还需要装备脑电扩大器用来增强信号强度。这样搜集的电信号才满足用来剖析。
然后咱们再来看BrainCo推出的这款头环，在视频宣扬图中可见，它只需一个环加上两个电极。由于脑电波是一种电位差，有必要要有一个参阅电极，所以可推知这款头环的有用电极仅有一个。并且既没有选用减小电阻的办法，也没有装备相应的脑电扩大器，这样真的能够搜集到信号吗？我表明严峻置疑。即便能够搜集到信号，这些脑电波也是极端弱小的，底子无法用来解码。
除此之外，这款头环还宣称是选用了非侵入式脑机接口技能（Brain Machine Interface，BMI）。这是一种能够完成大脑与机器之间的衔接的技能，这项技能能够对脑电波信号进行解码，并将其翻译成机器能够读懂的指令，然后完成人脑与机器之间的交互。但说究竟这个技能仍然是根据脑电信号的记载和解码来进行的，由于脑电信号的虚弱性和分散性，所以信号的分辨率十分低，即便能够记载到信号，其解码也是既困难也不精确的。
脑电波的信号解码真的这么简略吗？
实时检测留意力是否会集，解码脑电波信号技能现已如此老练了吗？从这款头环的设置来看，如同脑电波的解码如同声卡对声响的解码和变声相同简略，但其实不然。现在关于脑电波的解码算法都类似于匹配法，也便是将某个时间的脑电波与个别其时所做的活动匹配起来。例如让被试接连看10张图片，然后别离记载下这10张图片对应的10个时间段的脑电波。匹配完结后，就能够经过脑电信号的解码来剖析被试当前所观看的图片是哪一张。当这些图片数量较少、内容比较简略的时分，匹配精确率大约能够到达70%-80%。可是跟着图片数量添加、内容逐步杂乱的时分，匹配精确率就会骤降到随机水平以下。也便是说，现在来说，面临杂乱的情形，脑电波的解码是十分困难的。
图|Cauchoix et al., 2014
可是这款头环检测的是学生在上课做作业时的留意力会集状况，可想而知这比起单纯看图片要杂乱许多。这时分仅仅依托两三个电极搜集的脑电信号，就要对留意力进行解码剖析，这个剖析成果底子就不可信。
这款头环解码的脑电信号究竟是什么？
为了弄清楚这款头环解码的脑电信号究竟是什么信号，我从BrainCo在京东的官方旗舰店的宣扬视频中细心研讨了一下：
图|京东视频截图
从视频中可调查到的仅有两个电极。电极原料咱们不予置评，结合产品宣扬图，能够看出一个电极是坐落运用者脑门，一个电极是坐落运用者耳后，不谨慎地来说，前者的大脑区域定位是额叶，后者能够算是枕叶或颞叶。乍一看，这如同还挺有道理的，由于额叶跟人们的留意操控等功用有关，枕叶和颞叶则跟视觉功用是有关的。
但这个定位十分粗糙，无论是额叶仍是枕叶、颞叶，这些关于大脑来说都是十分大的功用区，每一个区域都包含着十分多且杂乱的功用，并不是整个额叶都只跟留意力有联系的，枕叶和颞叶除了视觉功用以外也还有许多其他功用，这个头环将电极定位到这些区域，底子无法阐明这些脑电信号代表了大脑的哪些功用。
别的，从咱们试验研讨者的视点来看，这个头环的检测功用也是极端不靠谱的，由于当孩子在听课做作业的时分，不仅仅运用了留意功用，一起还调动了回忆、幻想和言语等许多其他功用，并且这些功用都在短时间内一起发生，底子无法得知此刻孩子的心思进程是什么，仅靠这几个电极，也无法将这些功用一一匹配到相应的脑电波上。
所以这款头环搜集到的脑电信号，简直能够说是无效的，咱们无法从中别离出留意力相关的信号。
已然头环是无效的，那为什么运用头环教育的教师和学生又点评说：学生的成果有进步呢？
这个其实不古怪。幻想一下假如你在学习的时分，教师一向站在你周围监督你；作业的时分老板一向在你周围调查你，你的一举一动都在他们眼中，你学习能不尽力吗？作业能不尽职尽责吗？
这种效应咱们把它称为“霍桑效应”，即当咱们意识到自己正在被别人调查时，会故意改动自己行为的倾向。社会心思学中也把这种效应称为“社会滋长”或“观众效应”，即当别人在场傍观时，会进步当事人的活动功率。
学生成果的进步，只能阐明学生本身是具有潜力的，只需尽力学习，成果就会有相应的进步。而这款头环仅仅起到了监督的效果罢了。
其实赋思头环跟最近呈现的量子动摇速读本质上都是相同的，人们关于自己不熟知的常识范畴的敬畏，加上家长们和教师们关于孩子们的希望，一起导致了人们关于这些产品的迷信。
无知便是现代社会的封建迷信。在一项新技能呈现在咱们面前，宣称能够改动社会的时分，一定要心存质疑，在了解这些技能背面的原理之后再作判别，不然只会坑了自己，害了孩子。
参阅文献
1、Cauchoix, M., Barragan-Jason, G., Serre, T., & Barbeau, E. J. (2014). The neural dynamics of face detection in the wild revealed by MVPA. Journal of Neuroscience, 34(3), 846-854.
2、张水兵 ,王浩川.多导联EEG信号分类辨认研讨[J]. 核算机工程与使用 ,2008 ,24.
3、(美)戴维.迈尔斯．社会心思学：人民邮电出版社，2006
出品：科普我国
制造：陈宇峰 （ACC心思科普团队）
监制：我国科学院核算机网络信息中心
