目前,在臨床康復場景中,重癥患者由于功能受限,往往難以自主完成訓練。同時,康復有效性量化難、訓練枯燥、缺乏持續激勵與反饋等問題仍然存在。
這些挑戰并非源自單一的設備性能不足問題,而是「中樞指令-外周執行-感覺反饋」這一完整的神經閉環尚未被完全打通。
在昨日(1月28日)的第二屆傅利葉具身智能生態大會上,該公司面對此類問題給出了新型解決方案——將腦機借口引入康復智能機器人,構建腦機具身智能康復港。
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傅利葉創始人兼CEO顧捷表示,腦機技術的結合,為康復的訓練評估增加了一個維度。通過腦機與例如下肢外骨骼機器人的結合,可以實時采集腦電信號,讓機器人能夠學會理解人的意圖,實現「大腦控制」與「肢體控制」的高度耦合。
康養領域:
具身應用的萬億級市場
顧捷介紹稱,康養產業的天花板極高,從康復醫院、養老院,護理院,再到未來的家庭場景,加起來是一個萬億級的市場。
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但是,面對令人興奮的藍海以及迫切的需求,他卻認為,具身智能在此領域的深度應用,仍需要漫長的驗證。
“康復從來都不是一個技術的問題。這10年來,我們看到的康復科,是一個非常嚴肅但又極具人情味的地方,它關乎了科學、堅持、功能恢復,也關乎信心和陪伴。”
他表示,盡管技術在迭代,但要想讓機器人能夠全面主動地理解人的需求,不能指望一時的技術爆發。
目前,傅利葉售出的外骨骼機器人已達到萬臺,足以證明其臨床和商業價值。
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而在未來,人形機器人在康養領域或許能實現更多應用,包括訓練互動和情感陪伴等方面。
“例如,當機器人擁有一定的操作能力,就可以與患有認知障礙的患者進行反復訓練,加快大腦神經重塑的過程;而且我們在看到很多論文中也看到,自閉癥的孩子或許不太愿意與人接觸,但卻愿意接觸機器人。”
而且,人形機器人可以模擬人類的標準化動作,讓患者不斷地跟隨練習,就像給人類做強化學習一樣,有助于提升患者動作的精準度與協調性,加速神經肌肉功能的恢復進程,具有很高的臨床價值。
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腦機技術的關鍵變化
在活動現場,顧捷宣布傅利葉將腦機接口技術引入具身智能康復港,構建「意圖-執行-感知反饋」閉環訓練機制——以大腦中樞驅動,康復機器人輔助執行,通過非侵入式采集腦電信號并解碼,轉化為指令驅動設備訓練,誘導神經重塑。
顧捷表示,傳統的康復靠設備帶動肢體,大腦參與度低,易陷入無效訓練。而依據神經可塑性等理論,人機協作訓練能同步激活特定神經回路,強化突觸連接,促進神經通路重構。臨床共識也表明,患者主動參與的人機協作訓練效果更優。
當患者穿戴「腦電帽」產生運動想象,多通道電極陣列實時采集腦電信號,AI算法識別意圖后驅動機器人帶動下肢步態訓練,實現「大腦想動」與「肢體即動」的緊密耦合,刺激神經系統重建神經通路。
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“其實早在2017年,我們就已經在內部啟動了腦機接口和外骨骼的預研。但當時還存在很多工程瓶頸,比如信號的噪聲高,穩定性不足,難以規模化部署等。”
顧捷稱,直到近兩年,傅利葉終于看到了兩個決定性的變化——
1、腦機硬件逐漸成熟,設備趨于輕量化和模塊化:非侵入式腦機從原來的單一采集腦電信號,轉向如今的近紅外采集,未來還有望實現多通道超聲等信號采集方案。其抗干擾性、便攜性、準確性都在不斷提升,并且已進入量產階段。
2、大模型能夠改變未來腦機信號的處理方式——以前處理腦電信號要依賴頻譜分析、FFT(快速傅里葉變換)和SSVEP(穩態視覺誘發電位)等傳統處理方式,這些方式在處理一些非線性信號時,能力非常有限。
而基于大模型,可以讓腦機接口做出意圖分類,最終實現意圖解碼。
“如今,腦機接口首次具備了主動交互的工程基礎,我們才慎重地作出決定,將其真正引入康復港的臨床案例。”
通過腦機與康復設備深度融合,可以彌補傳統康復在早期介入、訓練有效性與評估精度上的短板,還能同步監測多項數據,為訓練專注度和康復效果提供量化依據,也可以覆蓋全康復周期。
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“當患者在訓練過程中產生了運動意圖,但肌肉水平又難以執行的時候,機械能夠為腦機識別到的意圖提供助力,完成中樞到外周的完整閉環訓練。這并非10年以后的概念,而是我們在1-2年內明確會規模化落地的產品方向。”顧捷說道。
以全新交互范式
打造新型數據集
“目前在全球范圍內,腦機技術和具身智能是缺乏大規模數據集的,也缺乏相應的軟硬件基礎設施。我們非常清楚,這不是一件可以被快速驗證的事情,它需要有足夠的耐心、長期的技術積累、數據積累,也需要跨學科的持續協作…這會對人機交互的范式產生顛覆性的變化,它使得我們有足夠的熱情投入這一領域。”
顧捷稱,腦機作為一個中樞控制器,未來將可實現遙控或者遙操作一部分機器人,但這還要經歷很漫長的過程,傅利葉目前是要做好基礎設施。
據了解,傅利葉的機器人均具備數據采集裝備,并將結合腦機建立新型數據集。“有了數據就能夠知道意圖的分類,才能夠帶來真正的控制和臨床價值。”
“原來我們是讓遙操員穿戴外骨骼,或者用其他裝備去操控機器人來采集數據。但如果結合腦電信號做同步采集的話,這其中就加了一個時間戳,比如我伸手時,就知道了這段腦電對應的是伸手動作,而抬胳膊時對應的是另外一段腦電數據,這樣就天然進行了標注,形成閉環。”
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顧捷表示,傅利葉將與合作機構共同打造數據集,形成新的標準,并在未來開源。
在活動現場,傅利葉宣布將聯合上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院、復旦大學類腦智能科學與技術研究院、天橋腦科學研究院、國家地方共建人形機器人創新中心、同濟大學附屬養志康復醫院、格式塔科技和臨港實驗室共同發起「腦機具身·數據引擎聯合創新計劃」,以核心硬件、工具鏈等底層技術持續支持探索腦機接口與具身智能體的深度融合,驗證面向未來的人機交互閉環體系。
和許多行業研究者一樣,顧捷也認同數據并非越多越好,最關鍵的還是質量——比起重復同一個任務千萬遍,行業真正需要的是不同任務的切換。其中既有成功的任務,也有失敗的任務,而后形成高質量數據集。
他認為,可以將「互聯網規模的多模態數據集」作為數據基座,再結合人類第一視角的交互數據,以及在真實場景中產生的小部分人形機器人的實際數據。
“雖說是小部分的真機數據,但也不是大家想的那么少。未來它也可以形成億級別的數據量。”
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(多模態數據采集)
2020年,傅利葉就已首次推出專為康養場景設計的「智能康復港」一站式解決方案,覆蓋神經、骨科、疼痛等多種康復類型,滿足不同階段的康復需求,并提供科室能力建設與運營服務方案。
截至目前,傅利葉智能康復港已在全國范圍內建設了300多家康復科室,面向省市縣鄉鎮各級醫療機構及康養社區。
腦機技術的加入,無疑使得具身智能在康養領域的應用,出現了新的可能性。
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