2030年脑机接口的市场规模预计将达62亿美元，但其风险有哪些？
到2030年，脑机接口的市场规模预计将达到62亿美元。 Image: Getty Images/iStockphoto
Manar Alohaly
Senior Research, Development & Innovation (RDI) Executive, Saudi Information Technology Company (SITE)- 脑机接口（BCI）市场正在大幅增长，预计将从2022年的17.4亿美元增长到2030年的62亿美元。
- BCI广泛应用于多个领域，包括医疗、研究、心理健康、多行业解决方案和游戏等。
- BCI的集成产生了严重的网络安全和隐私问题，如脑波窃听、误导性刺激攻击和对机器学习组件的对抗攻击等。
BCI是接收大脑信号并分析和转换成对其他设备指令的系统。尽管未来BCI应用的全部范围尚未明确，但理解当前趋势对识别该技术的未来方向、创新和增长领域以及潜在的网络安全风险和威胁至关重要。以下是来自680家公司的经验。
领先的脑机接口技术
BCI公司的全球分布图（图1）体现了引领行业发展的国家。得益于大量的研发投入和强大的创新生态系统，美国显然在该领域占据主导地位。
欧洲也对该领域做出了突出贡献，主要包括德国、荷兰和法国。此外，印度、巴西和南非等新兴国家也积极活跃在BCI领域。
在流行文化中，赛博格（又称“半机器人”）和BCI一直是备受瞩目的概念，如1987年的电影《机械战警》。如今，人工智能（AI）和信号处理技术的进步使BCI的应用更贴近现实，远未达到机器人统治的程度。
BCI发展的时间线（图2）表明，许多公司起初专注于BCI的研究和医疗应用，但随着BCI相关的技术进展，其应用范围已经超出了医疗领域。
多样化的应用场景
对选定的BCI公司样本进行分析后，我们发现了五个主要的应用领域，其余案例都归为“其他”。“其他”类别包括公司探索的尚未广泛采用或处于早期开发阶段的独特或小众BCI应用，如使用BCI进行用户身份验证等。
BCI的五个主要应用领域包括：
- 医疗：为患者提供一系列益处，如预防、检测、诊断、修复和康复等。
- 研究：为神经科学家、研究人员和开发人员提供资源，以开展研究，探索BCI的能力和局限。
- 心理健康：实时反馈用户的心理健康状况，并促进有效的心理健康实践。
- 跨行业：提供跨领域的定制化解决方案，如BCI驱动的决策支持系统、可用性测试平台、基于刺激的广告和娱乐应用、神经营销解决方案、自适应教学技术等。
- 游戏和娱乐：消除传统控制，通过单向或双向神经通信提供沉浸式的游戏体验，响应和刺激大脑活动以增强参与度。
尽管专注于游戏的公司少于其他类别的公司，但这一市场正在快速增长。虚拟现实和增强现实游戏的兴起以及沉浸式技术的进步加强了人们对游戏应用的兴趣。在这一趋势下，Valve宣布与OpenBCI合作，在元宇宙背景下探索BCI应用。
BCI应用的工作原理
BCI应用将大脑活动转化为对设备的控制信号，并通过传感反馈来刺激大脑，如图3所示：
- 大脑信号采集：使用侵入性（植入物）或非侵入性方法捕捉大脑信号。
- 信号处理：清理原始信号以去噪并提取有意义的特征。
- 模式识别和机器学习：利用处理后的信号模式发出控制指令，常借助机器学习技术。
- 传感反馈：控制指令影响设备或环境，为用户提供反馈。传感器监测变化并通过刺激直接向大脑传递反馈。
安全和隐私影响
BCI应用的各个阶段都易受多种网络攻击的威胁，具体如下：
- 脑波窃听：这种攻击会在采集阶段拦截从大脑传输的信号，侵犯个人隐私。根据信号类型和特定的刺激，脑波窃听可以在非自愿的情况下推断出人的情绪、偏好、宗教和政治信仰以及更多信息。这些数据可能被犯罪分子、恐怖分子、商业企业、间谍机构和军事实体利用。
- 误导性刺激攻击：这种攻击可以在信号采集阶段操控所生成信号的完整性，导致错误或有偏差的结果。误导性刺激还可以在反馈阶段控制人的思想。BCI应用刺激大脑的能力带来了重大的劫持风险，可能迫使个人做出违背自身意愿的行为。这一威胁对于神经控制的车辆和武器来说尤其严重，可能显著影响犯罪和作战行为。
- 对BCI的对抗性攻击：这种攻击通过操纵训练或测试样本，以BCI应用的机器学习组件为目标，导致结果不准确。例如，基于机器学习的“脑指纹”测谎技术可能被对抗性攻击操纵，产生对受试者有利或不利的有偏差的结果。
关键保护措施
随着BCI应用场景日益增多，必须采取以下防护措施来防范风险：
- 透明度和同意：确保所有BCI应用在数据收集和使用的实践中高度透明，且符合GDPR等隐私政策和法规。
- 监管监督：应当依法识别和限制有害的BCI相关实践。
- 加强安全措施：需要进行更多研究，以开发BCI特定的访问控制机制。集成先进的加密技术和对抗性防御策略可以进一步增强BCI解决方案的安全性。
- 公共意识和教育：提高公众对BCI技术风险的认识，并教育用户保护自己免受潜在的滥用的影响。
从科幻到现实，脑机接口正在推动技术变革，并让人们关注网络安全和隐私的关键问题。因此，我们必须对这些创新和趋势加以了解，以防范BCI技术的未来风险。
本文作者：
Manar Alohaly，沙特信息技术公司（SITE）高级研发和创新（RDI）主管
本文原载于世界经济论坛Agenda博客，转载请注明来源并附上本文链接。
翻译：狄陈静
编辑：王灿
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