科學家發現當人們想做任何動作、進行感知、說話,或是做任何事情的時候,大腦都會產生具有特定的規律腦電波。幾十年來,科學家一直在研究怎樣解讀這些電波,把它們和機器連接起來,這樣人腦就可以用意念指揮機器做一些事情。

科學家把這樣的系統稱為大腦—電腦接口(BCI)。這可以幫助癱瘓者做一些事情,或者治療一些神經或精神疾病。5月12日發表於《自然》(Nature)期刊的一份研究,發明了一套可以利用意念直接在屏幕上打字的系統,是大腦—電腦接口研究領域一項前沿的成果。

有的人因為肢體缺陷無法輕鬆打字,有的人習慣使用語音輸入卻因為各種原因無法說話。這套系統都可以幫助他們方便地與他人溝通。

這套由史丹福大學一個研究組發明的系統,向一位65歲的實驗參與者大腦的運動前皮層(premotor cortex)植入大約200個電極讀取腦電波。當然不是所有的腦電波都和他們要讀取的字母信息相關,所以需要利用一套人工智能軟件解讀腦電波,找到特定的信息,輸出大腦中想像的字母。

研究人員讓實驗參與者想像要寫的字母和單詞,這套系統自動就在屏幕上把它們寫出來,相當於直接用「意念打字」。

這個研究組以前曾開發過另一套類似的系統。那套系統讓使用者利用意念移動屏幕上的光標,通過光標按動屏幕上的鍵盤上打出字母。這套系統平均每分鐘只能打出40個字母。

這套新系統用人工智能軟件直接分析使用者想書寫的字母,速度提升了很多。參與者平均每分鐘可以打出90個字母,這已經很接近普通人的打字速度。普通人在手機上平均每分鐘打出115個字母,在鍵盤上平均每分鐘打出190個字母。

實驗展示,從參與者開始想像字母到屏幕上打出字母之間的延時大約只有半秒。輸出信息的錯誤率只有5%左右,如果配合自動糾正軟件使用,錯誤率可以降至只有1%。

不過,這是用預先準備好的文字內容進行實驗的結果。研究人員進一步嘗試讓參與者用即時的意念打字,比如用這種方法回答一些問題。

在這種情形下,打字的速度降至每分鐘75個字母,配合自動糾正軟件使用後錯誤率仍有2%。但是,研究人員表示這樣的效果仍然可以接受,說明這套系統依然可用。

研究者表示這套系統還有很多不完善的方面。首先,目前只對一位參與者進行實驗,不知道是不是對所有人都適用。其次,系統解讀的字母集比較簡單,還不包括數字、大寫字母或各種標點符號。最後,這些植入式電極反映腦電波的效果不穩定,大約每周需要校準一次。#

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