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90字符/分钟 脑活动转文字更高效

作者: 张梦然 来源: 科技日报
2021-05-13 07:37 
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两个微小的植入电极阵列将控制手和手臂的大脑区域的信息传递给一种算法,该算法将其转换为出现在屏幕上的字母。

图片来源:F.Willett等人/《自然》 杂志/ Erika Woodrum

科技日报北京5月12日电 (记者张梦然)四肢完全不动,“纯靠”想象自己脑海里有一只手在写字,然后……就真的写出来了?这一场景在一个概念验证型研究中已经出现。英国《自然》杂志12日发表的一项神经科学突破:美国科学家团队研究演示了一种帮助瘫痪人士交流的方法,该方法利用计算机,从脑信号解码脑海中“意图手写”的动作,达到了比此前任何时候都要快很多的速度。这一成果有望实现比之前更为高效准确的交流。

让失去行动或说话能力的人恢复与外界的交流,这是脑机接口技术的重要功能与目标。这个领域的一个主要研究方向是恢复大运动功能,比如拿握或抓取。然而,高度精细的动作,比如手写或盲打,虽然能加快交流速度,但此前的交流只能通过2D计算机光标进行点选式打字来实现,速度一直局限在每分钟最多40个字符左右。

此次,包括美国斯坦福大学科学家在内的联合团队在研究中发现,一位颈部以下瘫痪的研究对象在使用一种新的“手写脑机接口”时,写字速度能达到每分钟90个字符,准确率为94.1%。

研究人员让这名研究对象想象自己握着一只笔,在方格纸上“试图”写句子,就好像他的手部没有瘫痪一样。在练习过程中,这个脑机接口会使用一种神经网络,也就是一种机器学习方法,将神经活动中意图手写的动作实时转换成文字。最终实现的打字速度,是迄今报道过的其他脑机接口的两倍多,相当于研究对象同年龄层人群用手机的一般打字速度(每分钟115个字符)。

这一概念验证研究结果,提出了一种脑机接口的新方法,其表明了“手写脑机接口”能准确解码瘫痪多年患者的快速、精细动作。然而,在投入大规模临床应用前,仍需进一步验证该技术的使用寿命、安全性和效果。此外,研究团队还建议将这种方法拓展应用到所有无法直接观察的序列行为上,比如解码无法说话人士的言语。

而在同时发表的新闻与观点文章中,美国华盛顿大学两名科学家认为,该技术“需要拥有极佳的效果和使用益处,才能证明在患者脑部植入电极所产生的费用和风险是值得的。”

总编辑圈点

无论是现实世界中身患残疾者用脑活动控制机械臂;还是科幻作品里迎战怪兽者靠意念指挥机甲,这些神奇的场景都是以一种技术为基础——脑机接口。其会在人与机器之间架起桥梁,最终实现的,其实是促进人与人之间、人与世界之间的沟通,在实际生活中可创造巨大价值。脑机接口领域的难题还有很多,包括植入式的伦理和风险、非植入式的效率和准度……但值得欣慰的是,在越来越广泛的关注和讨论中,我们看到脑机接口技术的实现与应用之路正逐步清晰。

【责任编辑:张天磊】
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