科學家研究鳥類唱歌,發現腦機介面新突破

作者 | 發布日期 2017 年 10 月 31 日 11:54 | 分類 尖端科技 , 軟體、系統 follow us in feedly

夢想家 Elon Musk 與 Mark Zuckerberg 有一個共同目標,即打造能讀懂大腦思考的裝置,如此一來人類不必說話,就能夠正確傳達訊息。在這項新技術成熟之前,科學家已經可以在小鳥唱歌之前,就先預測牠要唱什麼歌。



麻省理工科技評論(MIT Technology Review)報導,聖地牙哥加州大學研究團隊打造一組介面,可以在斑胸草雀發出聲音之前約 30 毫秒,先知道牠們要唱什麼聲音。根據科學家在學術網站 bioRxiv 刊登的報告指出,他們直接解碼鳥大腦的神經活動來合成聲音。

研究團隊還包括阿根廷鳥類專家 Ezequiel Arneodo,他將該系統稱為「神經活動複雜、自然的溝通信號解碼器」的第一個原型,類似方法可能推展到人腦介面。由於鳥類的發聲位置與人類講話方式類似,是科學家研究記憶與認知的實驗對象,且鳥類的歌聲很複雜,就像人類語言,都是學習而來,像斑胸草雀就是從長輩那邊學到如何唱歌。

目前在人體實驗的大腦界面,主要是追蹤人們想像手臂運動所發出的神經信號,此信號可以移動機器人或指引游標來打字,但這樣的頭盔或腦部植入概念實際運作方式還不清楚。但不是不可能,如同加州大學團隊在清醒的鳥類中使用矽電極測量感覺運動核的神經元電顫動,透過軟體解碼來合成聲音。感覺運動核是鳥類下達唱歌指令的地方。

實驗採用的神經網路軟體是一種機器學習技術,研究人員將神經激發模式和實際歌聲寫入程式,以及歌聲停止、啟動和頻率的變化,訓練軟體來匹配,即他們所謂的神經到歌曲的頻譜映射。該團隊的最大創新是結合鳥類唱歌方式的物理模型,來簡化大腦到發出聲音的過程。

鳥沒有人類的聲帶,而是在喉嚨一個振動表面上噴射空氣,稱為 syrinx。鳥類是非常重要的研究模型,Elon Musk 的神經科技公司 Neuralink 首先雇用的就是鳥類科學家。報導認為,聖地牙哥加州大學科學家將焦點放在大腦對肌肉下達指令後的肌肉運動方式,比讀取思想更實際。

(首圖來源:Flickr/patrickkavanagh CC BY 2.0)