玩游戏时左手控制方向，右手控制攻击早已成为了一种常识。但你是否见到过一些使用右手控制方向的玩家？你是否见到过用交叉手玩游戏的方式？早在1987年就有学者发表题为《人类双手操作中的左右不对称性研究》的论文，试图论证任天堂采用十字方向键在左的设计是因为人类习惯以非惯用手来控制大致方向，而以惯用手来做更精确的操作。证明右手控制方向的解释层出不穷，其实真相可能并没有想象中的那么复杂。

“万物起源”雅达利

每次讲解游戏相关的历史，雅达利都是一个绕不开的话题。身为电子游戏的缔造者，雅达利所开发的游戏机在很大程度上影响了电子游戏行业的发展方向。1976年雅达利推出的家用机雅达利2600轰动全美，销量2500万台，截止到1982年其普及度已达到了美国家庭3户一台的程度，在全世界更是风靡一时。

雅达利2600

雅达利2600的控制器是由一个操纵杆和一个按钮组成，玩家右手负责控制操纵杆来控制较为复杂方向，左手只需要负责简单的按下操作就可以了。

雅达利2600右手控制方向

右手灵活的科学依据？

雅达利2600控制器设计看似是以惯用手为设计准则，那么它真的有什么科学依据么？美国心理生物学家斯佩里博士（Roger Wolcott Sperry，1913.8.20—1994.4.17）通过著名的 割裂脑实验，证实了大脑不对称性的“左右脑分工理论”，并因此荣获1981年诺贝尔生理学或医学奖。

美国心理生物学家斯佩里博士

根据斯佩里博士的研究表明， 正常人的大脑有两个半球，由胼胝体连接沟通，构成一个完整的统一体。在正常的情况下，大脑是作为一个整体来工作的，来自外界的信息，经胼胝体传递，左、右两个半球的信息可在瞬间进行交流（每秒10亿位元），人的每种活动都是两半球信息交换和综合的结果。左半脑主要负责逻辑理解、记忆、时间、语言、判断、排列、分类、逻辑、分析、书写、推理、抑制、五感(视、听、嗅、触、味觉)等，思维方式具有连续性、延续性和分析性。因此左脑可以称作“意识脑”、“学术脑”、“语言脑”。右半脑主要负责空间形象记忆、直觉、情感、身体协调、视知觉、美术、音乐节奏、想像、灵感、顿悟等，思维方式具有无序性、跳跃性、直觉性等。左脑感受并控制右边的身体，右脑感受并控制左边的身体。

左右脑功能图

由于左右脑负责的功能不同，习惯使用左手的人（左利手）与习惯使用右手的人（右利手）自然也有一些差别。左利手是一种奇特的生理现象，研究表明，左利手占总人口的十分之一左右，这或许是与基因有关（隐性基因）。右手不是一定比左手更加灵活，只是对于大部分人来说，他们更加习惯使用右手。

雅达利2600广告

左手控制方向的起源

知名游戏公司TAITO在1978年推出了一款名为《太空侵略者》的街机，如果对《太空侵略者》没有概念的话，那么《小蜜蜂》这款游戏应该有所耳闻吧，这两款游戏的玩法是大致相同的。

《太空侵略者》（左），《小蜜蜂》右

设计师西角友宏就将摇杆设计在了《太空侵略者》街机的左边。没想到这款游戏由于出色的质量，引发了一场大规模热潮。这款游戏渗透到了社会的各个角落，当时作为日本民众社交场所的咖啡厅和理发室几乎人手一台，一时间玩《太空侵略者》甚至成为了人们生活中必不可少的活动之一，大量的玩家因此开始习惯了左手摇杆的控制方式。游戏过气后，街机被改装成其他游戏，于是其他游戏也都成了左摇杆，大部分玩家接触游戏都是左摇杆。后来的游戏公司做游戏，游戏机公司做游戏机时也就默认是左手摇杆了。

《太空侵略者》引发的热潮

任天堂前第一开发部长横井军平在设计Game&Watch时，参考了《太空侵略者》的操作方式，设计出了左手控制方向的十字键。简洁的设计，合理的价位和有趣的游戏使其大受欢迎，也使得十字键的方向操作方式深入人心。

Game&Watch左侧十字键

还有另一个说法是，当时任天堂设计团队中有很多设计师都是左利手，大名鼎鼎的“游戏之神”宫本茂就是其中之一。

宫本茂就是左撇子

延续至今的设计

任天堂于1983年推出的经典游戏机FC红白机可以说是拯救了“雅达利大崩溃”后的电子游戏市场，它在电子游戏历史上起到了至关重要的作用。正是FC红白机的兴起，才让整个电子游戏行业重新焕发生机。FC红白机的手柄设计方式延续了Game&Watch的设计方式，同样是将十字键放在了手柄的左边。尽管之后陆续出现了各式各样的主机和手柄，无论手柄右侧的布局如何变化，控制方向的按键始终都放在左侧。

游戏手柄进化

右手控制方向依然存在

即便是到了普遍采用左手控制方向的今天，依然存在着右手控制方向的玩家。造成这种情况的原因大致有以下三种：

• 原因一：老玩家

街机刚刚兴起时，市面上还没有较为统一的布局。有的街机将摇杆放在左边，有的街机将摇杆放在右边，更有一些奇怪的街机将摇杆放在中间，两边都有按键。经历过这段岁月的老玩家，也可能养成了右手操作方向的习惯。

老式街机按键千奇百怪

• 原因二：地域

像陕西西安、广西桂林、贵州贵阳以及湖北等地区，在80年代和90年代都出现过右手摇杆的街机框体，那一批街机玩家就是习惯使用右手控制方向，左手控制按键。街机玩的游戏与我们熟知的游戏没有任何差别，《双截龙》《吞食天地》《街头霸王》等街机只不过是将街机面板做了镜像对称。

摇杆在右侧的街机框体

• 原因三：电脑游戏默认设置

一些电脑游戏的默认设置就是右手控制方向，例如《地下城与勇士》和一些端游就都是默认使用右手控制方向的，也有个别国外单机游戏也有这种设计，先入为主的话，就会逐渐习惯这种操作。

方向键作为移动方式的游戏

一切都是习惯

当习惯左手控制方向的玩家去玩右手控制方向的游戏，或者习惯右手控制方向的玩家去玩左手控制方向的游戏，就会出现交叉手玩游戏的现象。

交叉手

左手控制方向还是右手控制方向，并没有什么科学解释，基本上都是历史遗留下来的问题。先入为主地接触了一种操作方式，就一直延续至今。一些玩家并不是为了彰显与众不同，而是人家真的就是早已经习惯如此。

近日，“硅谷钢铁侠”埃隆·马斯克更是因为投资的脑机接口公司Neuralink再度成为全球焦点。杭州曼安智能科技总经理宋星向21世纪经济报道记者感慨，自马斯克的发布会结束后，近期明显感觉到投资机构和个人前来询问、了解相关信息者多了很多。

马斯克对脑机接口技术的关注，源于学界认为，这将是AI的下一代技术方向。但脑机接口的发展与AI又和而不同。AI在历史上因为技术流派和资金环境等要素的影响而几起几落，脑机接口由于技术门槛更高，实际上几十年来处于平稳发展阶段。在近期才突然成为“爆点”。

实际上，以国内为代表的“非侵入式”脑接机口公司正逐步将相关产品推向市场，借助这些技术，可以有机会让“不能言”者懂得表达，“不能动”者感受到能挥舞四肢的美妙。

“大脑远比肌肉的可塑性强多了。我们需要正视一个理论，人的学习好坏跟大脑先天无关，只是跟大脑的状态有关。”BrainCo创始人及CEO韩璧丞向记者总结道，脑机接口可以深刻改变每一个用到大脑的环节，在未来，与大脑有关的病症包括老年痴呆、抑郁症等，也有望通过脑机接口技术进行干预并实现改善。

“三条腿”的技术路线

根据马斯克旗下公司Neuralink的发布和此后Facebook投资研发团队的宣布，似乎都在向大众宣告：用人的“意念”进行表达甚至控制行动，已不再是遥远的“畅想”。

不过对于脑机接口领域从业者而言，马斯克带来的惊喜或许并没有那么大。早在几十年前，科学家们已经实现在人体测试，现在探究的更多是对精准度和安全性的突破。

宋星向记者分析道，此次Neuralink发布的技术贡献在于，此前“侵入式”方案仅有100多个电极阵列，如今被扩展到3000多个；以及可以将电极线探入大脑的手术变成微创级别。

“3000多个点击阵列密度算是世界范围内很高的了。”他称，人体大脑有上亿个神经元，Neuralink为代表的“侵入式”方案，意图是在每个不同区域，通过电极线进入大脑，捕捉并记录神经元信号。电极越密集，数目越多，采集的信息就越丰富。

当然也少不了医疗器械等外部技术的加持。“不过整体来说，Neuralink的进步主要来自材料科学，在微纳米加工技术加持下，更多电极可以承载在柔软的高分子材料上。但脑机接口的神经解码技术并没有太大突破。”宋星如此指出。

Neuralink作为非侵入式方案的代表，目前在实用过程中还需考虑各种外部因素。相比之下，“非侵入式”脑机接口方案因其安全性等特征，正以相对快的速度进行商用并普及到生活中。

这构成了当前脑机接口的三大技术方案：侵入式脑机接口、半侵入式脑机接口和非侵入式脑机接口。

具体来说，以哈佛为代表的大学主张非侵入式脑机接口，即无需进行脑部手术，通过外部机器直接捕捉脑电信号；斯坦福为代表的大学，主张侵入式方案，需要通过手术，在大脑中植入相关电极从而捕捉信号。

两条路线各有优势。非侵入式由于不用进行手术，相对更安全、稳定，但会被认为从外部捕捉的脑电信号精度不高；侵入式直接进入大脑，会捕捉到更精确的神经元信息，但手术本身会存在诸多需要考量的要素，此外，由于人体存在排异反应，从外部接入大脑的电极线在一段时间后会被大脑自动生成的膜组织包裹，从而导致捕捉信号效果衰减。

韩璧丞向21世纪经济报道记者指出，正因侵入式脑机接口方案需要进行脑部手术，会导致有较好手术效果（比如不会有术后感染症状）的案例极为有限。目前侵入式方案落地使用的案例，多为已患有严重疾病者，典型如斯蒂芬·霍金这类病人（霍金并未参与此类手术）。

至于半侵入式脑机接口方案，韩璧丞向记者介绍道，这不需将电极线接入大脑，但仍然需要进行脑部手术，将电极与大脑皮层连接。

在外部获取人体的脑电信号有多难？宋星举了个例子，这可类比在KTV环境中，判断飞进去多只蚊子的先后时间顺序。

“脑机接口解决的是，通过对脑电波进行降噪、滤波处理，将这些‘声音信号’抓取出来，并进行分析、识别并指导行动。”他进而表示，对于选择非侵入式路线的厂商来说，除了捕捉脑电波信号，还需要考虑到与皮肤接触的电极材料生物相容性是否良好、材料自身是否轻巧，与人体接触后不能产生太大噪声等。

图片来源：摄图网（图文无关）

脑机接口的技术绵延

韩璧丞向21世纪经济报道记者介绍道，学界认为，脑机接口是AI的下一代技术方向。但AI是让计算机像人一样，能看得懂、听得懂，脑机接口是对人类本身能力的强化。

“近年来应用落地取得长足发展，比如让学生学习效率提高的家庭端产品等，是建立在AI深度技术的成熟、算法和数据库完善基础上达成的。没有这些技术基础，如果从头开始研发，脑机接口可能还要演化20年。”他指出，在早年间，脑机接口技术经历过“死死生生”的过程，这是由于技术本身太难太新，很多人并不认同。

韩璧丞向记者介绍道，在最初，BrainCo是由哈佛大学脑科学中心和具备AI知识背景的博士或教授推动而成。“我们认为在脑机接口领域，未来会诞生类似今天Google和Facebook一样规模和影响力的大公司。”

BrainCo选择了重新组建架构的技术路线。韩璧丞表示，公司最初从材料学入手，找到能够达到很好采集、并保护脑电信号的材料，花费四年时间解决了导电性问题。在此基础上，又耗费了4年左右时间，进行架构和算法的重新搭建。

“我们注重医学性和AI算法的积累。所以大概4-5年前，攻克了材料难题并搭建好架构后。精力放在了算法和模式识别上。”他如此表示。

这就不难理解，作为一项涉及多种科学的交叉技术，脑机接口的发展是内外部因素共同推动的结果。

据宋星介绍，当前行业内有影响力的研究脑机接口公司和团队大多从知名学府中衍生而来，其涉及学科包括脑科学、精密仪器、微弱信号处理、计算机、人工智能、材料学等；辅助技术还包括工业设计、心理学、医学等知识。

“任何技术发展都会遵循‘木桶原理’，在未来，随着5G时代能实现大量稳定的数据传输，脑机接口的应用和形态可能都会发生新变化。”宋星向记者表示，云计算等架构模式之下，对脑电信号集约化处理的改变，未来也可能对人类生活方式带来影响。

技术演进与落地并进

“非侵入式”脑机接口技术其实已逐渐落地到我们的日常生活中。

据介绍，BrainCo目前主力产品包括两类，一类是训练集中注意力的头环，一类是智能假肢。对于训练集中注意力背后的技术原理，韩璧丞指出，其核心在于神经反馈，即基于脑电波可视化进行奖励的机制。“专注力提高了，可以被头环读取并在屏幕上显示，并进行奖励。学生会逐渐懂得保持这种感觉，掌握提高注意力的方法。因为大脑产生了记忆。”

韩璧丞表示，目前脑机接口在医疗领域将是刚需，另外在包括运动员、宇航员、驾驶员等专业领域也是一大落地场景。

不过，人才和资金缺口等技术密集型企业面临的特点，脑机接口同样存在。

至于未来技术方向，宋星向记者指出，芯片化可能是脑机接口技术的一个发展分支，尤其是侵入式方案的小型化过程中，有大量集成需求，集成电路能在其中发挥效用。“未来可能不会需要连接太多电极线，而是通过植入小型芯片达到功效。所以脑机接口的模块化、局部小型化会是必然。”

韩璧丞则告诉记者，未来希望建立人体脑电数据库，建成后这将成为技术上的一大壁垒。“通过采集人体的高精度脑电信号，完善对脑电架构的理解。要有足够大数据才能够发现脑科学更深入的秘密。”

栏目主编：顾万全 文字编辑：杨蓉 题图来源：视觉中国 图片编辑：曹立媛

2月22日，受美国脑机接口初创企业 Synchron开启人体试验消息影响，A股人脑工程概念股异动拉升！

创新医疗涨停，西藏药业涨超8%，中科信息涨超4%，新智认知、冠昊生物涨超3%，复旦复华、伟思医疗、汉王科技、汉威科技、科大国创、北大医药等股跟涨。

消息面上，近日，美国脑机接口初创企业 Synchron 始终在研究旨在帮助改善瘫痪病人日常生活的技术，目前该公司正在美国和澳大利亚七名患者身上测试脑机接口技术，让他们可以利用大脑思维操控电脑光标和智能家居等设备。Synchron公司成立于2012年，完全称得上是马斯克在脑机接口领域最大竞争者。尽管该公司目前还没有收益，不过该公司首席商务官Kurt Haggstrom表示，该技术的发展进度目前已经到了一半。

创新医疗涨停分析：人脑工程

公司是一家以提供医疗服务为主营业务的上市公司。公司旗下拥有三家全资医院子公司建华医院、康华医院、福恬医院。公司目前积极开展医美业务，但是相关业务占比较小。公司下设全资孙公司上海养源母婴服务有限公司主要经营母婴护理服务 、健康咨询，公司的医疗及相关业务收入包括医疗服务、药品销售、洗涤服务及母婴服务等。

此外，人脑工程是指开发能够实现神经信息学、脑部模拟和超级计算的信息和计算机技术平台,以集合世界各地的神经科学数据，并整合于统一的模型来模拟人脑,比对生物学数据并与全世界科学界共同分享资源。

7月19日，特斯拉CEO埃隆·马斯克在社交媒体上提到，他已经将自己的大脑上传到云端，并已经与自己的虚拟版本交谈过。消息一出，迅速登上微博热搜，人脑工程概念股走强。

脑机接口（Brain Computer Interface）指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，实现脑与设备的信息交换。

自七十年代脑机接口概念被提出，至今在全球已经进行过多次试验。从动物到人体、从单边到双边，2022年3月约翰·霍普金斯大学对瘫痪患者双边植入脑机接口，实现控制两只机械臂使用餐刀餐叉实现自主进食，BCI技术迎来爆发阶段。

BCI系统由四个核心部分组成：信号采集、信号处理、信号执行、神经反馈（如图）。根据系统的信息流走向，BCI被分为输出式、输入式及双向闭环式系统。输出式BCI通过读取大脑信号，向外部设备输出通信或控制指令。输入式BCI由外部设备向大脑输入电、磁、光等刺激，从而调控大脑中枢神经活动。双向闭环式BCI融合了以上两类，同时具备读取和刺激功能，实现脑-机信号交互的闭环。

01

侵入式脑机接口

想象空间巨大，临床试验受限

按接入方式不同，BCI可分为侵入式与非侵入式。国内企业普遍主攻非侵入式技术，而国外则是侵入式为主。

侵入式需要通过开颅手术或者钻透颅骨将脑电传感器植入脑内，脑电信号更加保真，应用范围也更加广泛，创伤较大。代表企业有马斯克的Neuralink以及国内的脑虎科技。

Neuralink由埃隆·马斯克投资1亿多美元组建，2020年发布新一代的脑机接口设备：利用一台神经手术机器人向人脑中植入数十根直径只有4-6微米的“线”以及专有技术芯片和信息条，然后可以直接通过USB－C接口读取大脑信号。

图源：Neuralink

在技术路径上，国内的脑虎科技选择了与Neuralink相似的高通量柔性微电极阵列的方式。通过将可控降解的生物材料蚕丝蛋白包裹在电极外作为植入载具，植入大脑皮层后自行降解，避免了载具需撤出的缺陷。目前，该技术已通过临床试验伦理审查，成为国内首家开展侵入式柔性脑机接口临床试验的公司。

02

非侵入式脑机接口

已有商业化应用

与侵入式脑机接口直接采集神经元的冲动不同，非侵入的脑机接口采集到的信息是头皮脑电，识别准确率和实时性受限，从技术路径来看，主要以脑电图（EEG，采集头皮电信号） 为主。还包括功能近红外光谱 （fMIRS）、功能核磁共振成像 （fMRI）、脑磁(MEG)。应用场景包括消费端及医疗端，在医疗端方面，国内代表企业主要有强脑科技、博睿康、臻泰智能、脑陆科技等。

强脑科技创立于 2015 年，是哈佛大学创新实验室孵化的第一支华人团队。创始人韩璧丞是哈佛大学脑科学中心博士，目前获得了中国电子、招商局资本、光大控股、腾讯联合创始人、华登国际、鼎晖投资等机构的投资。

该公司已有两款商用的产品。其中一款可以利用脑电波神经反馈训练来提升认知能力，追踪专注力数据、并对其进行量化和提升。另外一款BrainRobotics为智能仿生手，是一款将脑机接口技术与人工智能算法结合的高科技康复辅具。

博睿康成立至今已完成4次融资，据医械数据云数据显示，博睿康目前已有3款脑电信号采集、监测、辅助诊断产品获批，主要针对癫痫、中风、老年痴呆、抑郁等神经、精神类疾病进行诊断治疗。

03

医疗健康成重点应用领域

无论是侵入式还是非侵入式，医疗健康为其最主要、最广泛的应用领域，主要的应用场景为神经、神经类疾病的改善与治疗，如癫痫、帕金森、精神分裂、抑郁症、焦虑症、药物成瘾等。

全球大部分国家已经步入老龄化社会，中枢神经系统疾病的发病率提升，与此同时，治疗药物稀缺，研发难度高，美国全球生物科技创新组织的研究表明，中枢神经系统药物从临床 I 期到上市的成功率仅为 8.4%，因此中枢神经系统的临床未满足需求仍然十分巨大，BCI技术在医疗器械上的应用前景值得期待。

其中脑起搏器技术（DBS）运用电刺激的方式干预大脑的功能，已经被广泛应用于帕金森等脑疾病的临床治疗，是脑机接口在 医疗领域的有效尝试。

DBS还有望应用到更多疾病上，包括慢性疼痛、强迫症（OCD）和抑郁症等。目前，瑞金医院正在将尝试将该类技术结合脑机接口应用在抑郁症治疗上，该临床项目目前已在7位抑郁症患者上取得了良好效果。

目前国内的DBS市场主要由美敦力、波士顿科学、雅培三家外资品牌把控，国内也有众多企业布局在DBS设备领域，具有代表性的有乐普医学、神奕医疗、学国生物、迈普再生医学、迈普再生医学、轩承科贸、品驰医疗、景昱医疗、常州瑞神安等企业。

此外在康复领域，BCI也具有十分广阔的应用前景，具体而言，脑机接口技术在康复领域的应用方式主要有两种：一种是辅助性脑机接口，通过脑机接口设备获取患者的运动意图，实现对假肢或外骨骼等外部设备的控制；另一种是康复性脑机接口，经过脑机接口设备直接作用于大脑进行重复性反馈剌激，从而增强神经元突触之间的联系，实现修复。代表性公司是臻泰智能，其发布的“BCI+VR+机器人”脑机智能康复整体解决方案，首先通过计算机视觉图像来刺激运动神经，让非侵入式脑机捕捉患者的运动意念，然后驱动康复机器人带动患者的肢体运动。

作为下一代人机交互技术，脑机接口近年来也收到政策重点关注，十四五规划100个重大项目清单中“脑科学与类脑研究”位列其中，《“十四五”医疗装备产业发展规划》明确提出加快研发基于机器人、智能视觉与语音交互、脑机接口、人机交互与智能控制技术的新型护理康复装备。

虽然研发难度极高，收获期甚长，但脑机接口在医疗领域的探索与应用，仍然十分值得期待。

来源：众成数科

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