BCI technology diagramBCI technology diagramBCI technology diagramBCI technology diagram

The Engine for
Real-Time,
Probabilistic BCI.

Nimbus Personalizer 与 SDK/API — 冻结任意特征编码器,自适应适配轻量贝叶斯分类头,向应用程序实时传递 BrainState。基于 RxInfer 构建,兼具低延迟、自适应性与完全可解释性。

When the factory breaks,
restore — ~23× cheaper.

Raw EEG through a frozen encoder. Stress collapses the factory head. A thin Bayesian Personalizer climbs back — without fine-tuning the trunk.

Raw EEGclean stream
EEG
Frozen trunk
Personalizer
BrainState

Raw EEG → frozen foundation trunk. Weights stay locked.

BrainStateaccepted
intent
left
confidence
0.82
trunk
frozen · EEGNet
labels
0
Accuracyfrozen 74% · head 74%
Frozen
Head

Adapt wall

~23×

Personalizer
Fine-tune

Fine-tune stays a priced escape hatch — not the default path.

Illustrative loop from exploratory BNCI stress protocols. Lead cost ~23× vs short fine-tune on locked bakeoff cells. Not an accuracy-SOTA claim — adapt when the factory breaks.

Latency
<20ms head path
Adaptability
Online partial_fit
Explainability
White-box head
Uncertainty
Full probability

统一 API。跨骨干网络严谨实测。

One Personalizer API across frozen trunks; treat fine-tune as a priced escape hatch. Under severe shift the Bayesian head recovers most of the fine-tune gain at ~23× lower adapt wall on the EEGNet bake-off — exploratory subject-level results, not an accuracy-SOTA claim.

论文核心亮点:EEGNet 仅校准、实时流 Personalizer 与全量微调精度对比及耗时倍率
数据集骨干模型准确率 L0准确率 L1准确率 L3性能恢复率耗时比 L3/L1
BNCIEEGNet0.5140.5500.548≥FT~31×
ZhouEEGNet0.3330.5400.498≥FT~21×

强通道混叠条件,n=40 标注自适应试次。L0 = 仅校准分类头;L1 = 流式 Personalizer;L3 = 热启动全量骨干微调。完整多模型测评详见文档。

自适应推断方法

encode → transform → Bayesian head → BrainState

在任何冻结的编码器上接入贝叶斯分类头。通过 partial_fit 实现毫秒级在线更新。当基础特征表征不足时,可通过变换矩阵、骨干 PEFT 或 ErrP 错误相关电位扩展自适应能力 — 应用程序直接读取 BrainState。

自适应分类头

Bayesian LDA

针对冻结嵌入特征的默认共轭 NIW 线性判别器。带有遗忘机制的闭式解在线 partial_fit — 无需触碰骨干模型即可实现极低开销的个体自适应。

Bayesian QDA

具备各类别协方差矩阵的共轭 NIW 二次判别器。当共享协方差假设过强时,提供相同的在线贝叶斯更新路径。

Bayesian Softmax

基于 Polya–Gamma 变分推断的多项 Logit 模型。当线性或二次贝叶斯几何结构不适用时,在相同冻结编码器上提供概率 Softmax 分类头。

STS

用于跟踪类别先验与 Logit 漂移的扩展卡尔曼滤波(EKF)隐状态追踪器。在需要实时状态估计而非共轭贝叶斯分类器时的流式经典分类头。

嵌入特征变换

Standardize / whiten / EA

进入分类头前的校准拟合尺度与几何对齐 — 标准化、白化或欧氏空间对齐(EA),确保嵌入特征稳定可靠。

CORAL

校准集与实时流分布之间的协方差对齐。当不同条件间嵌入特征的二阶统计量发生漂移时选用。

RPA

黎曼 Procrustes 重新中心化(支持稳健时间窗)。当协方差漂移在实时流中占主导时进行几何对齐。

Affine

从实时流嵌入特征映射到校准特征的有监督岭回归仿射变换。在无监督变换不足时使用的标签驱动重新对齐。

骨干网络 PEFT

LoRA

在冻结骨干网络上微调低秩适配器(Low-Rank Adaptation),随后重新拟合贝叶斯分类头。当特征表征漂移超出分类头更新能力时的扩展方案。

BaLoRA

具备分层不确定性以及复合骨干+分类头不确定性的变分贝叶斯 LoRA — 完全保持在概率计算栈内的参数高效微调。

FiLM

骨干网络上的有界 γ/β 特征调制(单位初始化、幅度受限)。适合需要柔性特征缩放而无需完整适配器的中度 PEFT。

Last-layer

仅微调骨干网络的最终分类层,然后重新拟合分类头。微调特征表征的更轻量级方案。

Full fine-tune

通过 adapt_trunk 进行全量骨干微调 — 当 PEFT 和仅头部自适应仍无法满足需求时的终极逃逸通道。

反馈与自监督学习

ErrP adaptation

利用错误相关电位(ErrP)或外部错误信号进行柔性负向头部更新 — 无需完整标注试次即可实现闭环校正。

Population prior

从汇聚的群体 NIW 先验(fit_population)热启动贝叶斯分类头,大幅降低冷启动时的校准负担。

Pseudo-label

在无标签实时流上进行认识不确定性门控自训练(adapt_pseudo)— 在不确定性门控下实现低标签依赖的更新。

TENT

基于批归一化仿射参数的测试时熵最小化(fit_tent)— 适用于包含 BN 层的骨干网络的无监督流式自适应。

范式配方

Riemann / P300 / features

常见脑机接口范式的预置配方 — 黎曼切空间编码器、ERP/P300 的 xDAWN→切空间、或基于经典手工特征(CSP 等)的纯头部适配。

Deployment / BaLoRA recipes

for_deployment 冻结骨干并默认采用贝叶斯 LDA;for_balora / for_lora 配置具有复合不确定性的 PEFT 骨干,支持前沿科研与扩展路线。

探索 Personalizer 库

完整 API、范式配方、变换方法与 PEFT 详见官方文档。

Lazy DynamicsRxInfer

构建于经过实证的技术基石之上

Nimbus 引擎采用 RxInfer 提供支持,这是用于自动化贝叶斯推理的尖端响应式消息传递框架。通过与该技术的核心开发者 Lazy Dynamics 合作,我们正在为脑机接口行业打造性能最强、最可靠的底层软件架构。

广泛的硬件兼容性与核心应用领域

Nimbus 引擎专为硬件无关性而设计,为整个脑机接口硬件生态提供通用的计算处理层。

EEG

非侵入式脑电 (EEG)

适配 Muse、OpenBCI、Emotiv 等设备。 我们的引擎擅长处理消费级头戴设备的高噪声非平稳信号,利用实时自适应能力为游戏、认知健康和神经反馈应用提供可靠精准的控制。

Clinical

临床与医疗设备

面向临床级 EEG、皮层脑电 (ECoG) 及辅助技术。 Nimbus 提供获得监管审批(FDA/CE)必不可少的“白盒”可解释性与置信度评分,赋能下一代神经康复与智能诊断工具。

Implants

高带宽侵入式植入体

适配 Neuralink、Synchron 等高密度微电极阵列。 高性能反应式架构以亚毫秒级超低延迟处理海量高速数据流,为高自由度智能假肢控制与神经语言通讯等前沿应用提供强劲支撑。

极简代码集成, 卓越计算成效

nimbus-bci 在本地快速运行 — 封装冻结编码器,拟合贝叶斯 Personalizer,向应用实时交付 BrainState。

# 1. Wrap any frozen trunk (encode → Z)
from nimbus_bci import Personalizer, wrap
enc = wrap(my_encoder.encode, model_id="eegnet", embedding_dim=64)

# 2. Fit a Bayesian Personalizer head
adapter = Personalizer.for_deployment(
enc, ["left_hand", "right_hand"],
paradigm="motor_imagery",
)
adapter.fit(X_cal, y_cal)

# 3. Predict → BrainState for apps
states = adapter.predict(X_test)
accepted = [s for s in states if not s.rejected]

# 4. Adapt online — no trunk fine-tune
adapter.partial_fit(X_new, y_new)
1. 封装编码器
适配任何输出 encode(X) → Z 的冻结骨干模型
2. 拟合 Personalizer
在校准试次上拟合贝叶斯头部 — 骨干网络完全冻结
3. 交付 BrainState
输出意图、置信度与不确定性 — 随后在线 partial_fit

Personalizer 的核心交付物

绝非又一个繁杂的解码器集合 — 而是冻结编码器与应用程序之间的轻量桥梁:封装、在线自适应、不确定性门控、实时交付 BrainState。

冻结骨干网络封装

接入任何输出 encode(X) → Z 的特征编码器。保留骨干模型权重不变,由 Nimbus 在其上承载自适应层。

在线 partial_fit

针对新标签数据进行共轭贝叶斯头部更新 — 精确且开销极低。默认无需批重训练或骨干微调即可克服会话内信号漂移。

不确定性门控

认识不确定性与置信度门控自动裁决采纳、拒绝或请求补充标定 — 避免上层应用因单一盲目猜测而误触发。

应用专享 BrainState

通过统一的标准契约交付用户意图、置信度、不确定性与拒绝信号。让下游 UI 交互与机械控制回路始终与具体算法解耦。

Partner preview

Conductor — when to spend adaptation.

Control layer for deployed Personalizer sessions: observe BrainState, bound label spend, escalate only when the resource ladder says so — companion control logic to the Personalizer preprint. Safety and spend bounds for OEM partners; not a public SDK release.

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