一個(gè)重大好消息。最近美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員的研究成果預(yù)示通過(guò)大腦意念直接將想法打印成文字。這真是無(wú)數(shù)小編的福音啊，以后再也不用碼字了，可以直接想到什么文字就出來(lái)了，好開(kāi)心。小編還記得前半年自己還YY過(guò)要是腦機(jī)接口技術(shù)讓我們實(shí)現(xiàn)意念打字就好了，沒(méi)想到這個(gè)“幻想”這么快就成為現(xiàn)實(shí)了。

帶著激動(dòng)的心情，我們先看一下這個(gè)項(xiàng)新技術(shù)的研究實(shí)驗(yàn)。

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在意念打字這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員先將一個(gè)多電極陣列傳感器植入猴子大腦，讓它可以在大腦相關(guān)區(qū)域直接讀取手臂控制鼠標(biāo)的腦電位信號(hào)，并訓(xùn)練猴子通過(guò)鍵盤輸入屏幕上看到的字符。研究人員通過(guò)設(shè)計(jì)的識(shí)別算法來(lái)識(shí)別猴子打字的腦電位信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)在虛擬鍵盤上移動(dòng)光標(biāo)、選擇字母鍵。最終，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的猴子可以將所看到的文字通過(guò)意念“隔空”復(fù)寫出來(lái)，而且最快可以每分鐘12個(gè)單詞的速度輸入《紐約時(shí)報(bào)》的文章或莎士比亞名著《哈姆雷特》的段落。

神奇的意念打字

早在1988年，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的研究人員Farwell和Donchin首先研發(fā)出基于P300的拼寫系統(tǒng)，并利用6×6矩陣的行列遍歷閃爍來(lái)誘發(fā)P300電位并形成編碼，通過(guò)識(shí)別不同時(shí)間點(diǎn)誘發(fā)的P300電位和解析閃爍編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于矩陣中36個(gè)點(diǎn)位的定位。在36個(gè)點(diǎn)位放置對(duì)應(yīng)的字符，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)單詞的拼寫?！捌磳懫鞯慕缑嬉话銥楹谏尘埃疑址?，閃爍時(shí)為白色。每行每列都會(huì)在每輪隨機(jī)遍歷閃爍，所以每輪一共12次。每次計(jì)算機(jī)都會(huì)對(duì)順序做記錄，計(jì)算機(jī)知道行和列閃爍的順序。所以我們通過(guò)識(shí)別哪行哪列誘發(fā)的P300來(lái)定位使用者在看的那個(gè)字符。比如當(dāng)人看目標(biāo)A的時(shí)候，只有在第一行和第一列閃的時(shí)候，使用者才會(huì)被刺激到，從而誘發(fā)P300?！比A東理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院教授金晶在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)介紹道。

這種技術(shù)讓人或動(dòng)物大腦與外部設(shè)備間建立直接連接通路。不過(guò)，這種通路是單向的，計(jì)算機(jī)只接受大腦傳來(lái)的命令，并進(jìn)行相應(yīng)的顯示或命令輸出。而且，這項(xiàng)技術(shù)也沒(méi)有想象中的強(qiáng)大，它還需要一點(diǎn)“翻譯技巧”。

“若想將大腦中的文章變?yōu)槲淖?，一般需要基于特定編碼誘發(fā)P300電位來(lái)實(shí)現(xiàn)?！苯鹁Ы忉屨f(shuō)，“在試驗(yàn)時(shí)，在受試者眼前擺放一個(gè)顯示屏幕，屏幕中是一個(gè)閃爍字符矩陣，我們只可以在行列交叉點(diǎn)放置需要的字符，根據(jù)需要的字符數(shù)量設(shè)計(jì)相應(yīng)大小的矩陣，可以是6×6的，可以是7×8的?，F(xiàn)在有報(bào)道的最大矩陣是12×7的誘發(fā)矩陣，是由華東理工大學(xué)腦機(jī)接口團(tuán)隊(duì)和格拉茨技術(shù)大學(xué)腦機(jī)接口團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的?！倍?，現(xiàn)在的閃爍模式不同以往，以前定位6×6矩陣的36個(gè)點(diǎn)需要閃爍12下才能實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在只需9閃甚至更少的閃爍次數(shù)就能實(shí)現(xiàn)，這樣大大節(jié)省閃爍時(shí)間，提高拼寫的速率。

“實(shí)際上，每分鐘12個(gè)單詞的速度并不算快，有更快的讀取速度，清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的基于穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的拼寫系統(tǒng)大概可以達(dá)到一秒一次?！苯鹁П硎?，“我們可以根據(jù)實(shí)際使用者的身體狀況和需求來(lái)選擇不同的拼寫系統(tǒng)。”

發(fā)展中的腦機(jī)接口技術(shù)

腦機(jī)接口的方式有植入式和非植入式兩大類。植入式腦機(jī)接口包括針式與貼片式兩種。兩者都需要進(jìn)行開(kāi)顱手術(shù)，將電極埋藏在大腦皮層中，繞過(guò)頭皮與頭骨的阻礙，直接監(jiān)測(cè)神經(jīng)元的活動(dòng)狀況。這樣讀取信號(hào)的方式雖然直接，但由于需要用開(kāi)放性的外科手術(shù)將電極植入到腦內(nèi)神經(jīng)組織，這不僅會(huì)對(duì)用戶造成損傷，還要確保傷口長(zhǎng)期不被感染，存在一定的技術(shù)難度，因此健康人選擇這種方式的并不多見(jiàn)。

2012年5月18日，《自然》雜志刊登了一篇論文，這篇來(lái)自美國(guó)布朗大學(xué)、退伍軍人事務(wù)所等單位的文章，講述了研究人員幫助癱瘓患者利用大腦思維控制機(jī)械臂完成抓握動(dòng)作，將一瓶咖啡成功從桌上遞到該患者嘴邊。

現(xiàn)在對(duì)于健康人來(lái)說(shuō)最便利的還是非植入式（比如小編的公司就是做非植入式的腦機(jī)接口技術(shù)的），它可以通過(guò)戴在頭上的“頭盔”讀取神經(jīng)信號(hào)?！斑@樣的方式相較于植入式來(lái)說(shuō)不夠直接，需要濾除很多噪聲信號(hào)?！苯鹁дf(shuō)道。因?yàn)樯窠?jīng)細(xì)胞的放電信號(hào)從皮層經(jīng)由顱骨傳到頭皮，相關(guān)電位會(huì)被大大削弱并帶來(lái)很大的噪聲干擾，因而無(wú)創(chuàng)傷式采集到的信號(hào)分辨率較低。

更好的未來(lái)

金晶帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)也一直從事著腦機(jī)接口的研究，他們的研究重點(diǎn)主要集中于康復(fù)領(lǐng)域，為腦卒中和運(yùn)動(dòng)語(yǔ)言障礙等病人提供新的康復(fù)和生活輔助技術(shù)。他們做的第一例病人研究便是幫助一位“漸凍人”（肌萎縮側(cè)索硬化癥病人，ALS）和家人交流?！巴ㄟ^(guò)腦機(jī)接口的應(yīng)用，他可以通過(guò)打字告訴醫(yī)生治療的反應(yīng)，并且和家人進(jìn)行簡(jiǎn)單的交流?，F(xiàn)在，使用過(guò)此系統(tǒng)的‘漸凍人’已經(jīng)超過(guò)18例。”金晶介紹說(shuō)。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的10位腦卒中病人中，金晶等研發(fā)人員通過(guò)外部設(shè)備幫助他們麻木的肢體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，通過(guò)大腦的主動(dòng)控制命令直接實(shí)現(xiàn)肢體的運(yùn)動(dòng)控制，從而建構(gòu)一個(gè)運(yùn)動(dòng)閉環(huán)，以此來(lái)加速大腦損傷區(qū)域的康復(fù)或功能區(qū)域的替代。

“目前，市場(chǎng)上更多的腦機(jī)接口產(chǎn)品集中在腦信號(hào)信息需求較少的娛樂(lè)項(xiàng)目，針對(duì)康復(fù)的相關(guān)腦機(jī)接口產(chǎn)品相對(duì)較少。我想如果未來(lái)能夠進(jìn)一步提高非植入式腦機(jī)接口信號(hào)采集的便利性和穩(wěn)定性，腦機(jī)接口技術(shù)就能幫助更多有需要的人。”金晶總結(jié)道。

本文來(lái)自：科學(xué)網(wǎng)