戴上腦機(jī)接口頭盔，他用大腦跟別人「說話」

允中 2020-08-17 13:06:49 來源：量子位

梅寧航 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

高位截癱，全身器官失能，大腦還正常，卻已口不能言。

怎么辦？

現(xiàn)在最新研究進(jìn)展來了——利用腦機(jī)接口，讓別人跟患者的大腦直接對(duì)話。

近期，俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)（OHSU）的腦科學(xué)中心利用腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface,BCI）技術(shù)幫助一位截癱患者重新表達(dá)想法。

講的是一位俄勒岡州小伙——Greg，在睡夢(mèng)中突發(fā)腦梗，然后高位截癱，除了大腦之外，所有的身體器官失能。

Greg的問題是，大腦依舊可以正常工作，但是無法表達(dá)自身信息，也無法指揮自己的身體器官進(jìn)行活動(dòng)。

換句話說，生不如死，再也沒有表情，再也沒有表達(dá)。

在技術(shù)福音之前，他的生活是這樣的：

一臉茫然，無法和周圍交流。

而接受腦機(jī)接口之后，他的生活有了這樣的改變：

可以參與到和周圍人的互動(dòng)去了。

中間究竟發(fā)生了什么？

外接腦機(jī)接口

俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)的腦機(jī)接口系統(tǒng)，由腦機(jī)聯(lián)通包（RSVP Keyboard）和語音合成工具（Shuffle Speller）兩部分組成。

腦機(jī)聯(lián)通包RSVP Keyboard，是一種信號(hào)收集設(shè)備，非侵入性的電極帽，用戶在電腦屏幕上觀看圖像，通過尋找大腦中的特定電活動(dòng)變化來工作。

語音合成工具（Shuffle Speller）是一款打字設(shè)備，對(duì)于一些有嚴(yán)重語言和肢體障礙的用戶，令其能夠通過設(shè)備來使用腦電波進(jìn)行文字組合生成。

如果允許，還可以通過使用他們開發(fā)的語音交互軟件（SmartPredict App for AAC conversation）進(jìn)行語音交互。

腦科學(xué)中心的研究人員給Greg使用上述設(shè)備，Greg在癱瘓狀態(tài)下依舊可以和家人進(jìn)行文字交流。

效果究竟如何

此時(shí)，腦科學(xué)中心的Melanie博士決定幫助他，怎么幫助？

利用研制的腦機(jī)接口系統(tǒng)，研究人員對(duì)Greg的腦電波信號(hào)進(jìn)行捕捉和轉(zhuǎn)換，成功讓Greg實(shí)現(xiàn)了自身想法的重新表達(dá)。

現(xiàn)在的Greg在腦機(jī)接口設(shè)備的幫助下，已經(jīng)可以借助外接設(shè)備和家人進(jìn)行文字交流，可以參與到社群的活動(dòng)中去。

盡善盡美？

不是的，現(xiàn)在主要有兩個(gè)問題。

一是現(xiàn)在的Greg生成文字的速度非常慢，大腦本身的機(jī)能已經(jīng)嚴(yán)重受損，無法完成正常的信號(hào)處理。

二是這種交流是單向的，腦電波直接雙向交流依舊是虛幻的，不同的交流工具帶來的最大問題是溝通效率。

再談腦機(jī)接口

通篇腦機(jī)接口，它究竟是什么？

馬斯克近日放言，旗下的Neuralink公司會(huì)在一年內(nèi)提供成熟的腦機(jī)接口設(shè)備投放市場(chǎng)，瞬間有輿論認(rèn)為黑客帝國(guó)和攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)的義體將會(huì)取代人類。

但這是很遙遠(yuǎn)的未來了，現(xiàn)在的腦機(jī)接口技術(shù)和人說個(gè)話都慢半拍，暫時(shí)不用擔(dān)心。

腦機(jī)接口被定義為一種不依賴于正常的由外圍神經(jīng)和肌肉組成的輸出通路的通訊系統(tǒng)，本質(zhì)上是將人腦的生物電信號(hào)轉(zhuǎn)化可供計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)。

腦機(jī)接口系統(tǒng)由信號(hào)產(chǎn)生、提取、轉(zhuǎn)換、輸出和反饋幾部分組成，其中最重要的是信號(hào)產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換算法。

人腦產(chǎn)生電信號(hào)，在1924年被發(fā)現(xiàn)并被稱為腦電波，但如何理解這些信號(hào)一直困擾著科學(xué)家們。

在信號(hào)產(chǎn)生上，流派眾多，比如Greg的方案選擇的是非侵入的頭盔設(shè)備捕捉電信號(hào)，然后還需要理解信號(hào)。

此案例中研究人員選擇是P300誘發(fā)電位技術(shù)，簡(jiǎn)單來說就是一件事、一個(gè)概念出現(xiàn)的頻率越低，其對(duì)腦電波的刺激就會(huì)越大，大約在強(qiáng)刺激的300ms會(huì)產(chǎn)生信號(hào)。

因?yàn)镚reg其他身體部位已經(jīng)失能，眼神也不太好使，其他的諸如視覺捕捉技術(shù)、模擬環(huán)境都不太適用。

腦機(jī)接口系統(tǒng)提取到信號(hào)之后，還需要轉(zhuǎn)換算法的參與，在AI技術(shù)成熟運(yùn)用之前，轉(zhuǎn)換算法原理是盡可能去提取特征，至于損失多少那就聽天由命了。

因此腦機(jī)接口技術(shù)長(zhǎng)期只能在實(shí)驗(yàn)室中使用，而不具備臨床推廣能力，因?yàn)樵谑中g(shù)條件下，微小的差錯(cuò)都可能致命。

腦機(jī)接口+人工智能

了解腦機(jī)接口的基本原理和Greg的實(shí)際案例后，那么未來是什么？

馬斯克認(rèn)為是BMI+AI。

目前人類交流方式——語言，是極為低效的，而直接連通彼此的腦電波是最有效的。

所以馬斯克的Neuralink不是醫(yī)療輔助手段，而是一種面向大眾的交流工具。

硬件上，馬斯克選擇的是侵入式技術(shù)，嗯，插管嘛。

這種管道是4~6微米的細(xì)線，目前老鼠已經(jīng)先于人類用上了，不用急著羨慕，問題依舊存在。

使用這種技術(shù)需要給腦子開個(gè)洞，然后一用幾十年還做不到，你得定期給腦子開洞，恐怖！

更恐怖的是如何輸出信息，馬斯克現(xiàn)在的技術(shù)是插個(gè)USB，你可以想象一下腦袋有洞，腦袋上頂著著USB的景象，那畫面太美我不敢想！

軟件上，馬斯克給出就是BMI+AI，利用AI技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化算法的優(yōu)化，最大程度保證信息特征的完整，算法和人體的結(jié)合。

人體的軟化，算法的硬化，虛實(shí)結(jié)合，難辨真?zhèn)巍?/p>

人的進(jìn)化？

腦機(jī)接口的最大問題是倫理問題，腦機(jī)接口技術(shù)大規(guī)模成熟，直接后果是人的身體不再那么重要，對(duì)人的定義都可能重新要討論。

《人類簡(jiǎn)史》作者尤瓦爾?赫拉利認(rèn)為人會(huì)進(jìn)化為生化人，而黑客帝國(guó)用一種可感的方式提出了問題：人有能力分辨虛擬和真實(shí)嗎？

藍(lán)色和紅色藥丸的科幻選擇背后，本質(zhì)還是哲學(xué)命題。

馬斯克就看得很極端，他甚至認(rèn)為，我們只是某個(gè)“程序”里的提線木偶。

你覺得呢？

參考鏈接：

https://www.bloomberg.com/news/videos/2020-03-09/speaking-with-brainwaves-videohttps://www.biorxiv.org/content/10.1101/703801v4

— 完 —