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這一科研成果的發(fā)布，再次將“腦機接口”這一熱詞納入公眾視線，引發(fā)了大眾尤其是特殊人群對“人機對話”的無限憧憬和熱切期待。
科幻場景成為現(xiàn)實
“‘手寫腦機接口’技術(shù)從各個環(huán)節(jié)增強了‘打字’的準確度和加速度，讓很多科幻大片中才有的場景變?yōu)楝F(xiàn)實。”近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院生物體傳感技術(shù)課題組曹天傲博士在接受記者采訪時表示。
提到“腦機接口”技術(shù)的應(yīng)用，人們常常想到史蒂芬·威廉·霍金——科學(xué)界神一般存在的物理天才。有誰能想象到，“漸凍癥”讓其只靠著唯一能動的雙眼和3根手指與外界聯(lián)系，艱難地描繪他的偉大物理學(xué)夢境。在許多科學(xué)家的幫助下，霍金也曾嘗試過一段時間的“眼動追蹤技術(shù)”和“腦電波識別術(shù)”，但都因不習(xí)慣以及疾病逐步惡化而放棄。
如果在今天，“手寫腦機接口”技術(shù)有望讓像霍金一樣癱瘓、失語的患者“恢復(fù)”快速精細的動作，靠著意念快速打字交流，從而重新找回聯(lián)系外界的“路徑”。
腦機接口連通“信息孤島”
人的大腦，無時無刻不進行著各種各樣的復(fù)雜神經(jīng)活動，大腦就是“司令部”，發(fā)出最原始的第一手信息，肢體則是下屬各個“兵團”，負責(zé)執(zhí)行大腦的命令，完成對應(yīng)的任務(wù)。
曹天傲表示，正常人可用各種方式向周圍的人表達其心意，但是癱瘓患者、失語病人以及其他各種各樣表達有困難的群體卻很難做到，他們猶如被流放到了“信息孤島”上。“腦機接口技術(shù)，即通過直接探究大腦運轉(zhuǎn)時內(nèi)部的神經(jīng)細胞簇的活動，從源頭上獲知‘司令部’發(fā)出的最原始的第一手信息，其原理是不同的思想活動對應(yīng)不同的神經(jīng)細胞簇的活動。只要能識別出神經(jīng)細胞的放電模式，就能判斷出對應(yīng)的思想活動軌跡，實現(xiàn)對被試者大腦活動的破譯工作。”
在此之前，腦機接口技術(shù)已經(jīng)成功幫助癱瘓患者做簡單的動作。繼馬斯克公司在今年4月向公眾展示猴子用意念玩游戲后，腦機接口研究便被癱瘓病人寄予了更大期望。當(dāng)前，最新的專門用于打字的腦機接口技術(shù)更為靈活，使癱瘓病人的打字交流速度明顯加快，且無須視覺提示，不占據(jù)用戶的視覺注意力，對大腦損害小。
用腦信號打字不再是夢
曹天傲表示，該技術(shù)首先選取了植入大腦的微型電機陣列，保障了腦電信號的采集質(zhì)量及其豐富性。“腦電信號是大腦中多個神經(jīng)細胞活動的外在表現(xiàn)，且信號質(zhì)量隨著遠離神經(jīng)細胞簇而降低。針對‘打字’這項艱巨的任務(wù)，非侵入式的表面頭皮腦電信號無法滿足要求。而微型電機陣列好比國際象棋的棋盤，在用戶想象要寫的字母時，植入大腦的電極可以捕捉和測量許多神經(jīng)元的電活動，更加精確地落實大腦‘司令部’的詳細指令，以滿足‘打字’的要求。”
曹天傲解釋說，腦電信號采集并去除噪聲后，需要解碼其中包含的“打字”內(nèi)容。研究人員用人工智能模型學(xué)習(xí)神經(jīng)活動和真正寫字時手指活動的映射關(guān)系，針對特定的手指活動對應(yīng)特定的字符，從遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)每個字母產(chǎn)生的神經(jīng)活動模式，并分析這些活動模式在多個試驗中的關(guān)系，利用降維手段生成聚類圖。算法會用此信息預(yù)測當(dāng)前試驗中參與者所想象的字母，并將相關(guān)預(yù)測轉(zhuǎn)換為印刷輸出。然后再用一個語言模型（通過前幾個字符預(yù)測下一個字符）對輸出的初始結(jié)果進行校正，使最終屏幕上呈現(xiàn)的結(jié)果（文字）更加精準。
來源：科普時報
