用想的就能打字!新腦機介面研究讓癱瘓者未來也能上網與人溝通

作者 | 發布日期 2021 年 05 月 17 日 10:00 | 分類 AI 人工智慧 , 晶片 , 零組件 Telegram share ! follow us in feedly


長久以來,人們一直幻想會有能讀懂我們心思的某人或某物(不論是心靈感應者、電腦還是神)出現,並對此想法樂此不疲。現在,科學家表示,他們已經開發出了一種整合機器學習和腦機介面(Brain-Computer Interface,BCI)的系統,可以讀取發想在大腦裡而不是寫在紙上的筆跡。 

一個科學家團隊與一名頸部以下癱瘓的 65 歲男子合作,將感測器植入大腦,以偵測與手寫有關的神經活動。當這名志願者想像自己在書寫英文字母時,引發的神經活動會被演算法接收,該演算法會將其即時轉譯成在螢幕顯示的文字。

最新一期《自然》旗刊發表報告,詳細介紹實驗細節。研究共同作者史丹佛大學(Stanford University)霍華休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute investigator,HHMI)研究員 Krishna Shenoy 說,這種方法似乎比那些試圖翻譯語音而不是手寫筆跡的類似研究更有潛力。

「目前,其他研究者在解譯語音時可以藉由機器學習方法建立大約 50 個單字的字典。」Shenoy 在一份聲明中指出。「透過手寫來從數以百計的個別神經元進行記錄,我們可以書寫任何字母,因此任何單字都能被匯集成為可在大多數日常生活使用的真正「開放詞彙」(Open Vocabulary)。」他們希望這樣的系統能讓癱瘓者不用手就能有效地打字和溝通。馬斯克(Elon Musk)支持的新創公司 Neuralink 也在研究類似的大腦植入技術。

「試想我們一天裡花了多少時間在電腦上或與他人溝通。」Shenoy 表示。「所以讓失去獨立生活能力的人能夠恢復與電腦及其他人互動的能力非常重要,而這也是何以這樣的專案能成為研究核心的原因了。」

受測癱瘓者打字速度與同年齡一般人在智慧型手機上點擊速度一樣快

到目前為止,只有在一名患者身上進行概念驗證(PoC)。建立在 Shenoy 團隊先前所做工作的基礎上,在這個研究工作中,被植入神經感測器的參與者嘗試透過手臂運動來移動螢幕上的游標,以指向並點擊字母,同時拼寫出單字和句子。這種方法讓人能每分鐘「打出」大約 40 個字元,而新手寫方法的速度約為每分鐘 90 個字元,這被視為是透過腦機介面打字的新紀錄。研究人員指出,這個打字速率與 65 歲參與者在智慧型手機上打字的速率相近。

「溝通是我們在社會中如何發揮作用的一大核心技能,」該研究贊助者之一,美國國家聽障及溝通障礙研究所(National Institute on Deafness and Other Communication Disorders,NIDCD)所長 Debara Tucci 表示。「在當今以 Internet 為基礎的通訊世界裡,有嚴重語言和肢體障礙的人可能會面臨嚴重的溝通障礙,甚至有可能面臨孤立。我們希望這些研究能夠促進這類最新腦機介面技術的商業發展。」

Shenoy 希望看到手寫能整合到更複雜腦機介面系統,以便能像目前智慧型手機介面一樣能對語音及點擊指向解碼。他說:「擁有這兩三種模式並能在它們之間切換是我們的天性。」接下來,該團隊目標是與無法說話或患有諸如肌萎縮側索硬化症(Amyotrophic Lateral Sclerosis)之類的退化性神經系統疾病(會剝奪患者的語言能力)參與者合作。

(首圖來源:影片截圖)