相信很多人都被“誤導(dǎo)”過(guò)。因?yàn)楝F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)信息非常豐富和更新迅速，還沒(méi)等我們了解事情的詳情，下一秒就又反轉(zhuǎn)了。所以大家在獲取信息的時(shí)候一定要有耐心、多關(guān)注事件的后續(xù)發(fā)展，這樣才能了解全面。

注意力頭環(huán)

　　近日，浙江某小學(xué)采用了BrainCo公司（強(qiáng)腦科技）的一款腦機(jī)接口產(chǎn)品---賦思頭環(huán)（Focus1）。說(shuō)是可以通過(guò)這一款腦機(jī)接口頭環(huán)，以及配套的APP，將頭環(huán)收集的大腦信號(hào)傳遞到電腦或手機(jī)上，能實(shí)時(shí)檢測(cè)并計(jì)算學(xué)生上課、做作業(yè)時(shí)的注意力分?jǐn)?shù)，用以提升學(xué)生的注意力。

圖|BrainCo

　　根據(jù)BrainCo官方網(wǎng)站信息，該公司是哈佛大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室孵化的華人團(tuán)隊(duì)，專注于研發(fā)腦科學(xué)產(chǎn)品。這款腦機(jī)接口頭環(huán)還獲得了各種各樣的獎(jiǎng)項(xiàng)，看來(lái)就差一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)了。

圖|BrainCo

　　看到眾多媒體都在關(guān)注這款頭環(huán)把孩子當(dāng)成機(jī)器來(lái)監(jiān)測(cè)是否不太人道，以及這些大腦信息數(shù)據(jù)是否保密等等，作為一名曾經(jīng)因收集和處理數(shù)據(jù)頭禿的認(rèn)知神經(jīng)科研工作者，看到這么“好”的產(chǎn)品，我卻忍不住心動(dòng)了。

　　要知道這款產(chǎn)品價(jià)格低廉（售價(jià)3500元）卻便捷好用。配上便捷可攜帶式的設(shè)備（頭環(huán)）、實(shí)時(shí)處理技術(shù)（所謂的NASA算法和專注指數(shù)算法），能夠自動(dòng)生成結(jié)果圖表并得出結(jié)論。所有過(guò)程幾乎都可以在一天甚至幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成。比起我們花一年半載才能從頭到尾完成一個(gè)腦電實(shí)驗(yàn)，效率簡(jiǎn)直不能更高。

　　然而這款頭環(huán)所采用的技術(shù)真的可以實(shí)時(shí)檢測(cè)大腦注意力的變化嗎？

　　本著科研工作者認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，我仔細(xì)分析了這款產(chǎn)品的基本原理和技術(shù)。

　　僅靠一個(gè)頭環(huán)能收集腦電波嗎？

　　當(dāng)我們看見(jiàn)美麗的景色，聆聽(tīng)美妙的音樂(lè)，這些外部信息都會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，然后一路火花帶閃電，通過(guò)漫長(zhǎng)的神經(jīng)纖維傳達(dá)到大腦神經(jīng)中樞，最終產(chǎn)生知覺(jué)和情感。大腦在活躍的時(shí)候，腦神經(jīng)細(xì)胞會(huì)在大腦皮層或頭皮表面產(chǎn)生自發(fā)性或誘發(fā)性電位，我們可以通過(guò)腦電儀記錄下這些電波變化，稱之為腦電波（Electroencephalogram,EEG），其示意圖如下：

圖|http://www.xjishu.com/zhuanli/05/201810565890.html

　　但腦電波非常微弱，它引起的電壓變化數(shù)量級(jí)是以微伏來(lái)計(jì)算的，所以我們平時(shí)根本感受不到它的存在，也很難采集到。加上腦電波非常容易受到干擾，當(dāng)我們?cè)噲D排除無(wú)關(guān)的腦電波，只提取有用的腦電波的時(shí)候，卻很容易把想要的腦電波給過(guò)濾掉。所以對(duì)于腦電波的采集和解碼是并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單?？茖W(xué)家們?cè)谘芯磕X電波的時(shí)候往往采用專門的腦電儀來(lái)記錄腦電波的變化。腦電儀可以降低頭皮與電極之間的電阻，同時(shí)放大腦電波的強(qiáng)度，這才能實(shí)現(xiàn)腦電波的采集和分析。

圖|華南師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心

　　我們都知道大腦不同區(qū)域的功能是不一樣的。目前廣泛使用的腦電儀為了定位到相應(yīng)的大腦功能區(qū)域，采用了帶有數(shù)十個(gè)電極的電極帽來(lái)采集電位，同時(shí)通過(guò)去除頭皮上的角質(zhì)和涂抹導(dǎo)電膏來(lái)減小電阻，此外還需要配置腦電放大器用來(lái)增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度。這樣收集的電信號(hào)才足夠用來(lái)分析。

　　然后我們?cè)賮?lái)看BrainCo推出的這款頭環(huán)，在視頻宣傳圖中可見(jiàn)，它只有一個(gè)環(huán)加上兩個(gè)電極。由于腦電波是一種電位差，必須要有一個(gè)參考電極，所以可推知這款頭環(huán)的有效電極僅有一個(gè)。而且既沒(méi)有采用減小電阻的措施，也沒(méi)有配置相應(yīng)的腦電放大器，這樣真的可以采集到信號(hào)嗎？我表示嚴(yán)重懷疑。即使可以采集到信號(hào)，這些腦電波也是極其微弱的，根本無(wú)法用來(lái)解碼。

　　除此之外，這款頭環(huán)還聲稱是采用了非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)（Brain Machine Interface，BMI）。這是一種可以實(shí)現(xiàn)大腦與機(jī)器之間的連接的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以對(duì)腦電波信號(hào)進(jìn)行解碼，并將其翻譯成機(jī)器能夠讀懂的指令，從而實(shí)現(xiàn)人腦與機(jī)器之間的交互。但說(shuō)到底這個(gè)技術(shù)仍然是基于腦電信號(hào)的記錄和解碼來(lái)進(jìn)行的，由于腦電信號(hào)的衰弱性和分散性，所以信號(hào)的分辨率非常低，即使可以記錄到信號(hào)，其解碼也是既困難也不準(zhǔn)確的。

　　腦電波的信號(hào)解碼真的這么簡(jiǎn)單嗎？

　　實(shí)時(shí)檢測(cè)注意力是否集中，解碼腦電波信號(hào)技術(shù)已經(jīng)如此成熟了嗎？從這款頭環(huán)的設(shè)置來(lái)看，似乎腦電波的解碼好像聲卡對(duì)聲音的解碼和變聲一樣簡(jiǎn)單，但其實(shí)不然。目前對(duì)于腦電波的解碼算法都類似于匹配法，也就是將某個(gè)時(shí)刻的腦電波與個(gè)體當(dāng)時(shí)所做的活動(dòng)匹配起來(lái)。例如讓被試連續(xù)看10張圖片，然后分別記錄下這10張圖片對(duì)應(yīng)的10個(gè)時(shí)間段的腦電波。匹配完成后，就可以通過(guò)腦電信號(hào)的解碼來(lái)分析被試當(dāng)前所觀看的圖片是哪一張。當(dāng)這些圖片數(shù)量較少、內(nèi)容比較簡(jiǎn)單的時(shí)候，匹配準(zhǔn)確率大概可以達(dá)到70%-80%。但是隨著圖片數(shù)量增加、內(nèi)容逐漸復(fù)雜的時(shí)候，匹配準(zhǔn)確率就會(huì)驟降到隨機(jī)水平以下。也就是說(shuō)，目前來(lái)說(shuō)，面對(duì)復(fù)雜的情景，腦電波的解碼是非常困難的。

圖|Cauchoix et al., 2014

　　然而這款頭環(huán)檢測(cè)的是學(xué)生在上課做作業(yè)時(shí)的注意力集中情況，可想而知這比起單純看圖片要復(fù)雜很多。這時(shí)候僅僅依靠?jī)扇齻€(gè)電極采集的腦電信號(hào)，就要對(duì)注意力進(jìn)行解碼分析，這個(gè)分析結(jié)果根本就不可信。

　　這款頭環(huán)解碼的腦電信號(hào)到底是什么？

　　為了弄清楚這款頭環(huán)解碼的腦電信號(hào)到底是什么信號(hào)，我從BrainCo在京東的官方旗艦店的宣傳視頻中仔細(xì)研究了一下：

圖|京東視頻截圖

　　從視頻中可觀察到的僅有兩個(gè)電極。電極材質(zhì)我們不予置評(píng)，結(jié)合產(chǎn)品宣傳圖，可以看出一個(gè)電極是位于使用者額頭，一個(gè)電極是位于使用者耳后，不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貋?lái)說(shuō)，前者的大腦區(qū)域定位是額葉，后者可以算是枕葉或顳葉。乍一看，這好像還挺有道理的，因?yàn)?b>額葉跟人們的注意控制等功能有關(guān)，枕葉和顳葉則跟視覺(jué)功能是有關(guān)的。

　　但這個(gè)定位非常粗糙，無(wú)論是額葉還是枕葉、顳葉，這些對(duì)于大腦來(lái)說(shuō)都是非常大的功能區(qū)，每一個(gè)區(qū)域都包含著非常多且復(fù)雜的功能，并不是整個(gè)額葉都只跟注意力有關(guān)系的，枕葉和顳葉除了視覺(jué)功能以外也還有很多別的功能，這個(gè)頭環(huán)將電極定位到這些區(qū)域，根本無(wú)法說(shuō)明這些腦電信號(hào)代表了大腦的哪些功能。

　　另外，從我們實(shí)驗(yàn)研究者的角度來(lái)看，這個(gè)頭環(huán)的檢測(cè)功能也是極其不靠譜的，因?yàn)楫?dāng)孩子在聽(tīng)課做作業(yè)的時(shí)候，不僅僅使用了注意功能，同時(shí)還調(diào)動(dòng)了記憶、想象和言語(yǔ)等很多其他功能，而且這些功能都在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)發(fā)生，根本無(wú)法得知此時(shí)孩子的心理過(guò)程是什么，僅靠這幾個(gè)電極，也無(wú)法將這些功能一一匹配到相應(yīng)的腦電波上。

　　所以這款頭環(huán)收集到的腦電信號(hào)，幾乎可以說(shuō)是無(wú)效的，我們無(wú)法從中分離出注意力相關(guān)的信號(hào)。

　　既然頭環(huán)是無(wú)效的，那為什么使用頭環(huán)教學(xué)的老師和學(xué)生又評(píng)價(jià)說(shuō)：學(xué)生的成績(jī)有提高呢？

　　這個(gè)其實(shí)不奇怪。想象一下如果你在學(xué)習(xí)的時(shí)候，老師一直站在你旁邊監(jiān)督你；工作的時(shí)候老板一直在你旁邊觀察你，你的一舉一動(dòng)都在他們眼中，你學(xué)習(xí)能不努力嗎？工作能不盡職盡責(zé)嗎？

　　這種效應(yīng)我們把它稱為“霍桑效應(yīng)”，即當(dāng)我們意識(shí)到自己正在被別人觀察時(shí)，會(huì)刻意改變自己行為的傾向。社會(huì)心理學(xué)中也把這種效應(yīng)稱為“社會(huì)助長(zhǎng)”或“觀眾效應(yīng)”，即當(dāng)他人在場(chǎng)旁觀時(shí)，會(huì)提高當(dāng)事人的活動(dòng)效率。

　　學(xué)生成績(jī)的提升，只能說(shuō)明學(xué)生自身是具有潛力的，只要努力學(xué)習(xí)，成績(jī)就會(huì)有相應(yīng)的提升。而這款頭環(huán)只是起到了監(jiān)督的作用而已。

　　其實(shí)賦思頭環(huán)跟最近出現(xiàn)的量子波動(dòng)速讀本質(zhì)上都是一樣的，人們對(duì)于自己不熟知的知識(shí)領(lǐng)域的敬畏，加上家長(zhǎng)們和老師們對(duì)于孩子們的期望，共同導(dǎo)致了人們對(duì)于這些產(chǎn)品的迷信。

　　無(wú)知就是現(xiàn)代社會(huì)的封建迷信。在一項(xiàng)新技術(shù)出現(xiàn)在我們面前，聲稱可以改變社會(huì)的時(shí)候，一定要心存質(zhì)疑，在了解這些技術(shù)背后的原理之后再作判斷，否則只會(huì)坑了自己，害了孩子。

　　參考文獻(xiàn)

　　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.

　　張海軍,王浩川.多導(dǎo)聯(lián)EEG信號(hào)分類識(shí)別研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2008 ,24.

　　(美)戴維.邁爾斯．社會(huì)心理學(xué)：人民郵電出版社，2006

部分文字和圖片來(lái)自科普中國(guó)融合創(chuàng)作。

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