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腦活動轉(zhuǎn)文字成為現(xiàn)實 腦機接口技術(shù)獲得新突破
2021-05-14 10:33:23來源: 科技日報

四肢完全不動,“純靠”想象自己腦海里有一只手在寫字,然后……就真的寫出來了?這一場景在一個概念驗證型研究中已經(jīng)出現(xiàn)。英國《自然》雜志12日發(fā)表的一項神經(jīng)科學(xué)突破:美國科學(xué)家團隊研究演示了一種幫助癱瘓人士交流的方法,該方法利用計算機,從腦信號解碼腦海中“意圖手寫”的動作,達到了比此前任何時候都要快很多的速度。這一成果有望實現(xiàn)比之前更為高效準確的交流。

讓失去行動或說話能力的人恢復(fù)與外界的交流,這是腦機接口技術(shù)的重要功能與目標。這個領(lǐng)域的一個主要研究方向是恢復(fù)大運動功能,比如拿握或抓取。然而,高度精細的動作,比如手寫或盲打,雖然能加快交流速度,但此前的交流只能通過2D計算機光標進行點選式打字來實現(xiàn),速度一直局限在每分鐘最多40個字符左右。

此次,包括美國斯坦福大學(xué)科學(xué)家在內(nèi)的聯(lián)合團隊在研究中發(fā)現(xiàn),一位頸部以下癱瘓的研究對象在使用一種新的“手寫腦機接口”時,寫字速度能達到每分鐘90個字符,準確率為94.1%。

研究人員讓這名研究對象想象自己握著一只筆,在方格紙上“試圖”寫句子,就好像他的手部沒有癱瘓一樣。在練習(xí)過程中,這個腦機接口會使用一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),也就是一種機器學(xué)習(xí)方法,將神經(jīng)活動中意圖手寫的動作實時轉(zhuǎn)換成文字。最終實現(xiàn)的打字速度,是迄今報道過的其他腦機接口的兩倍多,相當于研究對象同年齡層人群用手機的一般打字速度(每分鐘115個字符)。

這一概念驗證研究結(jié)果,提出了一種腦機接口的新方法,其表明了“手寫腦機接口”能準確解碼癱瘓多年患者的快速、精細動作。然而,在投入大規(guī)模臨床應(yīng)用前,仍需進一步驗證該技術(shù)的使用壽命、安全和效果。此外,研究團隊還建議將這種方法拓展應(yīng)用到所有無法直接觀察的序列行為上,比如解碼無法說話人士的言語。

而在同時發(fā)表的新聞與觀點文章中,美國華盛頓大學(xué)兩名科學(xué)家認為,該技術(shù)“需要擁有極佳的效果和使用益處,才能證明在患者腦部植入電極所產(chǎn)生的費用和風(fēng)險是值得的。”

總編輯圈點

無論是現(xiàn)實世界中身患殘疾者用腦活動控制機械臂;還是科幻作品里迎戰(zhàn)怪獸者靠意念指揮機甲,這些神奇的場景都是以一種技術(shù)為基礎(chǔ)——腦機接口。其會在人與機器之間架起橋梁,最終實現(xiàn)的,其實是促進人與人之間、人與世界之間的溝通,在實際生活中可創(chuàng)造巨大價值。腦機接口領(lǐng)域的難題還有很多,包括植入式的倫理和風(fēng)險、非植入式的效率和準度……但值得欣慰的是,在越來越廣泛的關(guān)注和討論中,我們看到腦機接口技術(shù)的實現(xiàn)與應(yīng)用之路正逐步清晰。

關(guān)鍵詞: 腦活動 文字 腦機接口 技術(shù)

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