你還要“張口”說話嗎？

《三體》中的橋段正在成為現(xiàn)實。

在腦機接口賽道上，此前國內(nèi)清華大學腦機接口實驗室曾經(jīng)讓人們成功通過外接設備實現(xiàn)“腦電波打字”，浙大團隊也借助顱內(nèi)腦機接口設備讓中風患者控制機械臂做到喝可樂等。

而現(xiàn)在，最新《自然·神經(jīng)科學》的一篇論文顯示了腦機接口領域的一項新突破，來自美國加州大學舊金山分校的神經(jīng)外科教授Edward Chang及其同事，讓機器能夠?qū)⒛X電波信號直接翻譯為文字語句，意味著人不張口就能“說出”心中所想。

腦機接口技術迎新突破，打造“腦電波翻譯機”

在Edward Chang的研究中，他們分別將用以檢測癲癇的電極植入到4名受試者的顱內(nèi)，這些電極會將他們大聲讀出句子時的神經(jīng)活動記錄下來。

之后，這些記錄會被添加到一個循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡中，繼而將規(guī)律性出現(xiàn)的神經(jīng)特征表現(xiàn)出來，該特征可能與言語的重復性特征（元音、輔音或發(fā)音器官接受的指令等）相關。緊接著，另一個循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡將進行逐字解碼，最后形成一段句子。

Edward Chang及團隊在文中介紹稱，他們通過該機器翻譯方法解碼并轉(zhuǎn)換神經(jīng)活動的錯誤率低至3%，已經(jīng)能夠媲美于專業(yè)級言語轉(zhuǎn)錄。

此外他們在實驗過程中還發(fā)現(xiàn)，如果利用某人的神經(jīng)活動和言語對循環(huán)網(wǎng)絡進行預訓練后，再在另一名實驗者身上進行訓練，最終的解碼結(jié)果會有所改善，這意味著這一方法在不同人員之間或?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)移。

可以預見，當這一成果被用于臨床，那些失語者以及中風患者等群體，將能夠借助腦機接口技術重新正常發(fā)聲，在不開口的前提下，擺脫手語等輔助表達。另外，如果再配以一個搭載自然語言處理技術的揚聲器系統(tǒng)，該類群體也能夠通過語音實現(xiàn)交流。

腦機接口與文字較勁兒

腦機接口是前沿科研之一，不僅吸引了Facebook等企業(yè)和資方的關注，也成為創(chuàng)業(yè)熱門領域之一。就在前不久，馬斯克的腦機接口創(chuàng)業(yè)公司Neuralink已經(jīng)取得了新的突破，發(fā)布了“腦后插管”的新技術，聲稱能夠通過一臺神經(jīng)手術機器人，像微創(chuàng)眼科手術一樣安全無痛地在腦袋上穿孔，并向顱內(nèi)植入芯片。

具體到研究項目，“腦電波轉(zhuǎn)換成文字”是重點領域之一，涉及兩個研究方向，一個方向?qū)Ｗ⒂诳刂?，另一個方向?qū)Ｗ⒂谵D(zhuǎn)換。

在“控制”這一賽道上，團隊會在與腦機接口系統(tǒng)連接的電腦中設置一個輸入法，繼而利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法對受試者顱內(nèi)電極所捕捉的腦電波信號進行解析和轉(zhuǎn)換，讓受試者能夠?qū)崿F(xiàn)“腦電波打字”，通過控制鍵盤輸入來表達自己內(nèi)心所想。

只不過，相比于人們自然交流的語速，這類通過大腦控制打字的方法顯得非常低效。

相比于“控制”，“轉(zhuǎn)換”在難度上則高得多。包括馬金團隊在內(nèi)，諸如Facebook等企業(yè)和高校團隊也在致力于這方面的研究，意圖通過神經(jīng)網(wǎng)絡算法，將顱內(nèi)電極所捕捉的信號直接解碼并轉(zhuǎn)換為文字或語音。

在速度上，這類方法有可能達到人類正常水平。就在Edward Chang及團隊于去年發(fā)布的一個研究成果中，他們已經(jīng)讓AI能夠以每分鐘150個詞的速度將人類的腦電波轉(zhuǎn)換成語言。

從臨床意義上來看，這類腦機接口技術對部分群體帶來的利好是肉眼可見的。而在更廣范圍內(nèi)，“腦電波轉(zhuǎn)換成文字”能夠帶來的效益遠不止于此。

以智能家居為例，從最初的手動開關到現(xiàn)在的語音交互，這一場景下的控制方式已經(jīng)從動手變成動口。但在更多人所暢想的場景中，他們甚至已經(jīng)不想再動口，而是希望當自己腦海中出現(xiàn)某一個念頭的時候，腦機接口系統(tǒng)能夠?qū)⑿盘栟D(zhuǎn)換為機器可理解的文字，繼而所涉及的家電等設備主體能夠在時間上無縫銜接，執(zhí)行人們腦海中的指令。

不過這里需要注意的是，目前的腦機接口研究項目中，在獲取腦電波信號環(huán)節(jié)，研究員們所采取的措施還是以顱內(nèi)電極為主。

不可否認，這一方式能夠更為精準的獲取腦電波信號，從而方便接下來的信號解碼和轉(zhuǎn)換等。不過，就商業(yè)落地而言，雖然這類技術取得的成果是有目共睹的，但是諸如安全、倫理等問題也是事實存在的，距離更大范圍應用還有很長的路。相比之下，更多創(chuàng)業(yè)公司選擇外接腦機接口設備，犧牲部分準確性，提高安全性。隨著腦機接口技術不斷取得突破，并尋找到可落地場景，想必腦機接口將迎來新一波熱度。

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