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                腦機接口技術新突破:腦中想法可轉文字輸出!

                來源: 作者: 發布日期:2021-05-13 訪問次數:74

                HBO出品的美劇《硅谷》有這樣一處情節:主人公好友“大頭”陰差陽錯當上了Hooli XYZ實驗室(原型Google X)領導人,在Hooli CEO蓋文·比爾森迫切需要顛覆性技術為失敗項目“填坑”時,他所展示的就是通過可穿戴設備,將實驗者心中所想轉換成文字,輸出到智能手機上。當公司領導層激動不已,摩拳擦掌預備大干一場時,卻遭無情補刀——“要等到他孫子那一代才有可能看到”。

                然而,根據《Nature》的封面故事報道,此項技術距離我們并未遠到“孫子一輩”。斯坦福團隊最新開發的一項腦機接口技術可以將癱瘓人士腦中意圖直接轉換成文字,實現更靈敏、更快的輸出。

                根據公司官網提供的信息,Neuralink 正在招募的具體職位包括了電子、嵌入式系統、軟件等方面的工程師。在職位描述當中,Neuralink 表示希望應聘者在發現巨大挑戰時會感到興奮,同時最好不僅僅是喜歡解決問題,發現和定義問題的能力也同樣重要。

                Neuralink 成立于 2016 年,從那時算起,這家腦機接口公司只在 2019 年舉辦了一次公開發布會,對外展示了這家神秘公司的進展,以及它究竟想要做什么。但除此之外,該公司并沒有推出實際的可用產品和相關論文。

                Neuralink 認為,他們的腦機接口產品將有助于緩解像帕金森病和癲癇這樣的神經系統疾病,并且有朝一日可以使截肢者重新獲得活動能力,或者幫助身體殘疾的患者重新獲得語言能力、聽覺、視覺等。

                與市面常見的聲控、眼動儀等設備不同,腦機接口主要通過捕捉神經活動信息以做分析。一方面,與健全人士相比,殘障人士喪失了視覺、聲音等能力,在表達上會遭遇門檻限制。另一方面,研究統計,眼動儀追蹤鍵盤能讓殘障人士每分鐘打出47.5個字符,而健全人士每分鐘能打出115個字符,速度只有其一半左右。

                此前腦機接口有非侵入式與侵入式之分,但其或提供視覺線索,或讓用戶控制可選擇按鍵的光標,都需要用戶“參與決策”,占據使用者的注意力,從而使打字速度受限。

                而Willett等人組建的斯坦福開發團隊,使用侵入式腦機接口(iBCI,需要在腦中植入電極),能夠在接口中完成打字任務,讓用戶以自己的節奏想象書寫,從而解碼他們想要的字母。

                新技術主要由植入電腦的電極負責測量多個神經元的活動,而一種基于深度學習的循環神經網絡模型(recurrent neural network,RNN)通過聚類分析神經元之間的相關性,自主學習神經活動模式,從而預測使用者想要的字母,再轉為印刷文字。

                據團隊介紹,算法實現的預測與自學習能夠顯著提升輸出字母的準確性,新技術的準確度已達到99.1%,研究對象可以每分鐘90個字符的速度打字。

                相比于更具話題性的“讀心術”,腦機接口用于殘障人士的技術前景是該領域的共識。馬斯克(Elon Musk)創立的腦機公司Nueralink,此前發布過一項能夠讓植入芯片的猴子用意念打電子游戲的技術。馬斯克曾在推文中表示,該技術設計最初是面向癱瘓人士的,并看好腦機技術有望幫助他們恢復說話、行走的“自由”。Neuralink 演示了其已經在小鼠身上實驗過的一款設備,該設備可將 1500 個電子探針送入小鼠大腦,能夠同時從多個神經元中提取信息。在那次發布會前,Neuralink 已經在動物身上進行了至少 19 次手術,植入電線成功率達 87%。

                馬斯克表示,最快在 2020 年底,能夠在患者身上使用這項技術?,F在看來,這個承諾在更大概率上還是會落空。

                與此同時,該研究成果面臨很多的挑戰。這項突破由加州大學 Tim Hanson、Philip Sabes,以及加州大學伯克利分校教授 Michel Maharbiz 完成,他們也是 Neuralink 的創始團隊。Tim Hanson 此前在接受《麻省理工科技評論》采訪時表示,馬斯克所追求的高密度記錄技術對于特定的大腦疾病并無必要,不一定是人類選擇治療特定腦部疾病的方法。

                目前,斯坦福團隊已將相關數據免費開放。據其介紹,新技術在使用壽命、不同環境下的穩定準確識別率等方面有待進一步研發升級。此外,輸出文字還需繼續推出英語之外其他翻譯版本,希望未來能夠真正實現“即插即用”、“讀你所想”。

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