《三體》進(jìn)入現實(shí)！《Nature》子刊發(fā)文，將腦電波翻譯成句子，錯誤率低于3%，實(shí)現專(zhuān)業(yè)級轉錄

你還要“張口”說(shuō)話(huà)嗎？

《三體》中的橋段正在成為現實(shí)。

在腦機接口賽道上，此前國內清華大學(xué)腦機接口實(shí)驗室曾經(jīng)讓人們成功通過(guò)外接設備實(shí)現“腦電波打字”，浙大團隊也借助顱內腦機接口設備讓中風(fēng)患者控制機械臂做到喝可樂(lè )等。

而現在，最新《自然·神經(jīng)科學(xué)》的一篇論文顯示了腦機接口領(lǐng)域的一項新突破，來(lái)自美國加州大學(xué)舊金山分校的神經(jīng)外科教授Edward Chang及其同事，讓機器能夠將腦電波信號直接翻譯為文字語(yǔ)句，意味著(zhù)人不張口就能“說(shuō)出”心中所想。

腦機接口技術(shù)迎新突破，打造“腦電波翻譯機”

在Edward Chang的研究中，他們分別將用以檢測癲癇的電極植入到4名受試者的顱內，這些電極會(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，這些記錄會(huì )被添加到一個(gè)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )中，繼而將規律性出現的神經(jīng)特征表現出來(lái)，該特征可能與言語(yǔ)的重復性特征（元音、輔音或發(fā)音器官接受的指令等）相關(guān)。緊接著(zhù)，另一個(gè)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )將進(jìn)行逐字解碼，最后形成一段句子。

Edward Chang及團隊在文中介紹稱(chēng)，他們通過(guò)該機器翻譯方法解碼并轉換神經(jīng)活動(dòng)的錯誤率低至3%，已經(jīng)能夠媲美于專(zhuān)業(yè)級言語(yǔ)轉錄。

此外他們在實(shí)驗過(guò)程中還發(fā)現，如果利用某人的神經(jīng)活動(dòng)和言語(yǔ)對循環(huán)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行預訓練后，再在另一名實(shí)驗者身上進(jìn)行訓練，最終的解碼結果會(huì )有所改善，這意味著(zhù)這一方法在不同人員之間或將實(shí)現轉移。

可以預見(jiàn)，當這一成果被用于臨床，那些失語(yǔ)者以及中風(fēng)患者等群體，將能夠借助腦機接口技術(shù)重新正常發(fā)聲，在不開(kāi)口的前提下，擺脫手語(yǔ)等輔助表達。另外，如果再配以一個(gè)搭載自然語(yǔ)言處理技術(shù)的揚聲器系統，該類(lèi)群體也能夠通過(guò)語(yǔ)音實(shí)現交流。

腦機接口與文字較勁兒

腦機接口是前沿科研之一，不僅吸引了Facebook等企業(yè)和資方的關(guān)注，也成為創(chuàng )業(yè)熱門(mén)領(lǐng)域之一。就在前不久，馬斯克的腦機接口創(chuàng )業(yè)公司Neuralink已經(jīng)取得了新的突破，發(fā)布了“腦后插管”的新技術(shù)，聲稱(chēng)能夠通過(guò)一臺神經(jīng)手術(shù)機器人，像微創(chuàng )眼科手術(shù)一樣安全無(wú)痛地在腦袋上穿孔，并向顱內植入芯片。

具體到研究項目，“腦電波轉換成文字”是重點(diǎn)領(lǐng)域之一，涉及兩個(gè)研究方向，一個(gè)方向專(zhuān)注于控制，另一個(gè)方向專(zhuān)注于轉換。

在“控制”這一賽道上，團隊會(huì )在與腦機接口系統連接的電腦中設置一個(gè)輸入法，繼而利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法對受試者顱內電極所捕捉的腦電波信號進(jìn)行解析和轉換，讓受試者能夠實(shí)現“腦電波打字”，通過(guò)控制鍵盤(pán)輸入來(lái)表達自己內心所想。

只不過(guò)，相比于人們自然交流的語(yǔ)速，這類(lèi)通過(guò)大腦控制打字的方法顯得非常低效。

相比于“控制”，“轉換”在難度上則高得多。包括馬金團隊在內，諸如Facebook等企業(yè)和高校團隊也在致力于這方面的研究，意圖通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法，將顱內電極所捕捉的信號直接解碼并轉換為文字或語(yǔ)音。

在速度上，這類(lèi)方法有可能達到人類(lèi)正常水平。就在Edward Chang及團隊于去年發(fā)布的一個(gè)研究成果中，他們已經(jīng)讓AI能夠以每分鐘150個(gè)詞的速度將人類(lèi)的腦電波轉換成語(yǔ)言。

從臨床意義上來(lái)看，這類(lèi)腦機接口技術(shù)對部分群體帶來(lái)的利好是肉眼可見(jiàn)的。而在更廣范圍內，“腦電波轉換成文字”能夠帶來(lái)的效益遠不止于此。

以智能家居為例，從最初的手動(dòng)開(kāi)關(guān)到現在的語(yǔ)音交互，這一場(chǎng)景下的控制方式已經(jīng)從動(dòng)手變成動(dòng)口。但在更多人所暢想的場(chǎng)景中，他們甚至已經(jīng)不想再動(dòng)口，而是希望當自己腦海中出現某一個(gè)念頭的時(shí)候，腦機接口系統能夠將信號轉換為機器可理解的文字，繼而所涉及的家電等設備主體能夠在時(shí)間上無(wú)縫銜接，執行人們腦海中的指令。

不過(guò)這里需要注意的是，目前的腦機接口研究項目中，在獲取腦電波信號環(huán)節，研究員們所采取的措施還是以顱內電極為主。

不可否認，這一方式能夠更為精準的獲取腦電波信號，從而方便接下來(lái)的信號解碼和轉換等。不過(guò)，就商業(yè)落地而言，雖然這類(lèi)技術(shù)取得的成果是有目共睹的，但是諸如安全、倫理等問(wèn)題也是事實(shí)存在的，距離更大范圍應用還有很長(cháng)的路。相比之下，更多創(chuàng )業(yè)公司選擇外接腦機接口設備，犧牲部分準確性，提高安全性。隨著(zhù)腦機接口技術(shù)不斷取得突破，并尋找到可落地場(chǎng)景，想必腦機接口將迎來(lái)新一波熱度。

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