拥有18个电极的脑电帽。
近日，工信部公布2023年未来产业创新任务揭榜挂帅入围名单。来自上海"大零号湾"的脑机接口技术公司零唯一思携手上海交通大学、上海市精神卫生中心、北京大学第六医院、杭州电子科技大学成功揭榜。
去年8月末，工信部发布未来产业创新任务揭榜挂帅任务单，主要面向未来制造、未来信息两个前沿领域，聚焦元宇宙、人形机器人、脑机接口、通用人工智能4个重点方向，系统布局52项具体任务，按照谋划一批、部署一批、落地一批的节奏，推动我国未来产业创新发展。
在脑机接口产业赛道，零唯一思选择了"非侵入+情感"的冷门路线。目前，公司自主研发的7台多模态抑郁症评估原型机和零唯数据采集系统已在3家三甲医院精神科完成部署，实现4500余人次的患者抑郁状态评估与健康受试者的多模态数据采集，将加速引领情感脑机接口技术落地应用。
10分钟给心情"拍个片"
"情绪X光机"测试场景。
通常，无论是骨折还是肺部感染，医生在诊断前都会先让病人拍个X光片以查看病灶。精神疾病的诊断是否也能通过类似的"拍片"实现呢？3年前，诞生于上海交大的零唯一思正努力将这一想法变为现实。
戴上脑电帽，像开赛车游戏一样坐进座椅，一边观看电脑展示的情绪诱发素材一边答题。在零唯一思，记者亲眼目睹了"情绪X光机"的诊断过程。
"你会看到一组图像或视频，请选择画面表现的情绪。"随着测试员给出指令，屏幕上出现一幅18世纪油画《醉酒的女祭司》，主人公露出优雅亲切的微笑，似有微醺之感。此时，尽管受试者脸上看不出任何表情，但一旁的计算机屏幕上，脑电波曲线立即出现了波动，她的心理活动被实时"绘制"出来，整个过程大约持续了10分钟。
经过算法处理，2分钟后，一份抑郁状态报告就完成了。报告清晰标注了受试者罹患抑郁和焦虑的风险量化参数，其中的雷达图显示的几个维度，就是判断抑郁症的主要依据。
上海交通大学计算机科学与工程系教授、零唯一思首席科学家吕宝粮向记者解释，抑郁症患者的情绪反馈和普通人是不同的。比如，一般人看到"女祭司"时的感受是快乐、平和，但抑郁症患者普遍无法感受快乐，这是因为抑郁症患者更偏向负面选择。过去，通过量表测量时，被测者可能会隐瞒自己的真实感受，但他们很难逃过"情绪X光机"的"火眼金睛"。
桌面式眼动追踪仪也是这台装置与一般情感测试设备的不同之处。吕宝粮说，比起面部表情，眼动信号与情绪的关联性更强。通过设置于屏幕下方的眼动仪可采集瞳孔直径、眨眼频率和注视点等100多种眼动特征，从而真实反映出人们的情感状态。
首创全球认可标准情感数据集
情绪是如何被捕捉的？秘密就藏在脑电帽里。它的18个电极像小爪子一样接触受试者的头皮，可覆盖和监测大脑的所有区域。
脑电帽是一种传感设备，一个"爪子"就能采集一道脑电信号。吕宝粮介绍，在如何采集脑电信号这一关键技术路线的选择上，零唯一思最终选择了非侵入的方式。尽管非侵入式设备采集的脑电信号比较难处理，但是更安全，适应人群更广。
除了不断提升脑电帽这类硬件设备的穿戴舒适性，构建情感脑机接口的标准数据集也是情感脑机接口领域的一个重要课题。由于研究领域小众、采集设备昂贵、数据标注复杂，全球认可的标准情感脑电数据集极为稀少。
2014年，吕宝粮团队在国际上首次提出将脑电信号与眼动信号相融合的多模态情感脑机接口框架，并为其建立数据集。如今，这个名为SEED的数据集已成为国际上数据量最大、数据种类最多的情感脑电数据集，也是该领域最常用的两个标准情感脑电数据集之一。自2015年10月公开发布以来，已有来自全球81个国家和地区的约2000所大学和科研机构申请使用，申请量达4880余次，发表论文1400余篇。
以三类情绪脑电波数据集SEED为例，吕宝粮团队选取了三类情绪共15段电影片段作为情绪诱发素材，根据国际标准进行脑电采集和记录，数据集包含15名受试者、每人3次的62导联脑电和眼动数据。结果显示，眼动信号是一种非常好的情绪识别信号。如果单独使用脑电信号或眼动信号，其各自的识别率为78%左右。如果将这两种信号通过经典的集成学习融合起来，三类情绪的识别率提升至88%。
基于在情感智能、情感脑机接口领域的一系列独创研究，今年3月吕宝粮入选爱思唯尔2023"中国高被引学者"榜单，这也是他自2020年起连续四年入选该榜单。
少数派创新"伯乐"不断
这两年，脑机接口的热度急剧攀升。今年3月，美国神经连接公司（Neuralink）展示了首例脑机接口植入患者用意念下棋、玩游戏的视频。差不多同一时候，清华大学医学院洪波教授团队通过半侵入式脑机接口，帮助高位截瘫患者实现了自主脑控喝水。
迎着未来产业的"风口"，不少投资人在市场上寻找代表未来方向的脑机接口技术和产品。当投资人找到零唯一思时，总会问吕宝粮一个问题："你们的‘情绪X光机’能拿到三类医疗器械证吗？"
以传感器获取大脑信号的方式来划分，脑机接口分为侵入式和非侵入式。在"热得飞起"的脑机接口赛道，许多人对非侵入式脑机接口技术如何实现大规模落地应用尚未看清。而从用途和功能来划分，脑机接口又可分为运动和情感两个方向，零唯一思选择的也是相对冷门的情感领域。
幸运的是，在这条不算热闹的创新之路上"伯乐"不断。2019年，吕宝粮的情感脑机接口研究成为上海交大启动的第一个医工交叉重大研究项目的一部分。项目由7位教授共同参与，包括瑞金医院功能神经外科孙伯民主任和上海市精神卫生中心方贻儒教授。2021年，吕宝粮接受米哈游投资成立零唯一思，致力于"情绪X光机"的研发。
此次入选未来产业创新任务揭榜挂帅项目，让吕宝粮再次看到了"冷研究"的春天。数据显示，截至2021年，我国精神科医生数量不到全国医师数量的1.5%。精神疾病领域悬殊的医患比，凸显了"情绪X光机"的市场应用前景。
目前，零唯一思正在全力推进"情绪X光机"三类医疗器械证的申请，期待情感脑机接口技术早日造福大众。
文：沈湫莎图：沈湫莎、受访者供图编辑：傅璐
