腦機(jī)接口最新研究能將神經(jīng)信號(hào)直接映射為句子

據(jù)英國(guó)《自然·神經(jīng)科學(xué)》雜志30日發(fā)表的一項(xiàng)腦機(jī)接口最新研究，美國(guó)科學(xué)家報(bào)告了一種能夠以較高準(zhǔn)確率解碼神經(jīng)活動(dòng)，并將其翻譯為句子的機(jī)器翻譯算法。通過(guò)該算法，可將神經(jīng)信號(hào)直接映射為句子。

團(tuán)隊(duì)用電極進(jìn)行的監(jiān)測(cè)研究。????圖源：《自然·神經(jīng)科學(xué)》

當(dāng)人類思考時(shí)，大腦皮層中的神經(jīng)元會(huì)產(chǎn)生微小的電流，不同的思考活動(dòng)，激活的神經(jīng)元也不同——這就是腦機(jī)接口技術(shù)所依靠的原理。但一直以來(lái)，腦機(jī)接口在解碼神經(jīng)活動(dòng)方面只取得了有限的成功，其準(zhǔn)確率依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于解碼自然言語(yǔ)——過(guò)去的腦機(jī)接口只能解碼口頭詞語(yǔ)的片段或口頭詞組中不到40%的詞語(yǔ)。

此次，美國(guó)加州大學(xué)舊金山分?？茖W(xué)家約瑟芬·馬金及其同事，盤點(diǎn)了機(jī)器翻譯領(lǐng)域的最新進(jìn)展，并利用這些方法訓(xùn)練循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將神經(jīng)信號(hào)直接映射為句子。

研究中，4名受試者此前顱內(nèi)均被植入了用以監(jiān)測(cè)癲癇的電極，電極會(huì)將他們大聲讀出句子時(shí)的神經(jīng)活動(dòng)記錄下來(lái)。之后，這些記錄被添加到一個(gè)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，從而將規(guī)律性出現(xiàn)的神經(jīng)特征表示出來(lái)，這些神經(jīng)特征可能與言語(yǔ)的重復(fù)性特征（比如元音、輔音或發(fā)音器官接收的指令）相關(guān)。接著，另一個(gè)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逐字解碼這種算法，形成句子。作者還發(fā)現(xiàn)，明顯參與言語(yǔ)解碼的腦區(qū)同樣參與言語(yǔ)生成和言語(yǔ)感知。

這種機(jī)器翻譯方法將一名受試者的神經(jīng)活動(dòng)解碼為口頭句子的錯(cuò)誤率，已經(jīng)和專業(yè)級(jí)言語(yǔ)轉(zhuǎn)錄相當(dāng)。此外，如果利用某人的神經(jīng)活動(dòng)和言語(yǔ)對(duì)循環(huán)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練后再在另一名受試者身上進(jìn)行訓(xùn)練，最終的解碼結(jié)果有所改善，這意味著這種方法在不同人員之間或許是可轉(zhuǎn)移的。

研究人員表示，目前還需要開展進(jìn)一步的研究來(lái)更加完整地改善這個(gè)系統(tǒng)的功能，將解碼范圍擴(kuò)展到研究所限語(yǔ)言之外。

總編輯圈點(diǎn)：

讀完這項(xiàng)研究，第一個(gè)想起的是科幻小說(shuō)《三體》中的三體人。三體人無(wú)法掩藏內(nèi)心的想法，說(shuō)什么就是什么，思維透明，直來(lái)直去。若真有這樣一個(gè)靠腦電交流的社會(huì)，是會(huì)更加高效理性，還是干脆就亂了套？當(dāng)然，近期來(lái)說(shuō)，機(jī)器解碼神經(jīng)活動(dòng)，并將其高準(zhǔn)確率地翻譯成人類能理解的語(yǔ)言，能幫那些因種種原因無(wú)法開口的人重新和世界建立連接，是偉大的進(jìn)步。只是這種“翻譯”的效率和可處理語(yǔ)言的復(fù)雜度，恐怕都需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到可用的程度。