你来想，电脑说

猛 犸

脑机接口技术除了帮助那些无法说话的人通过电脑实现沟通之外,还可以让人们通过思考来控制计算机。也许有一天,我们能将自己的大脑和互联网随时连接在一起

不知道斯蒂芬•霍金想要什么圣诞礼物。对这位瘫痪已久的老人来说,重新说话的能力应该是一个不错的选择。几天前,波士顿大学主导的一项研究成功地让一位闭锁综合症患者重新恢复了发音能力,将被禁锢在完全不能活动的身体内的大脑思维借助计算机传递了出来。他们的方法有些惊人——在病人大脑的中央前回植入电极,将截获的脑电信号通过无线方式传递出来,然后再用计算机翻译成人类语言。

这是脑机接口(BCI,Brain Computer Interface)领域的一个新突破,它让我们离人与机器合体的时代更近一步。从20世纪70年代开始,美国国防部高级计划研究署资助一项看似异想天开的研究,试图让人仅仅通过思维来控制机器。在解剖学、物理学和计算机科学的帮助下,脑机接口领域的研究突飞猛进。人们已经发现了大脑中每个区域的大体功能,将大脑进行某项特定思考时产生的电波信号和思考的结果对应起来,希望以此破解大脑思考之谜。

然而,传统的脑电信号是通过头皮外电极来接收的,分离出特定的信号就像在嘈杂的商场里听清远处某个特定人物的话语一样困难。虽然人们可以通过分布在不同位置的多电极来拾取信号,再根据其位置和强弱分离出指定信号,但是其精确度依然不够——对说话这类精细复杂的活动而言更是如此。

人们很自然地想到了更好的方法:从脑电信号产生的地方直接截取信号。也就是说,直接将电极接入人的大脑。2004年,四肢瘫痪的马特•内格尔的脑中被植入了一枚叫做“脑门”的芯片,上面有96个电极,可以精确接收1000多个神经元的电信号。经过9个月的艰苦练习,马特学会了只通过思考来控制一个机械手臂,这给他的生活带来一些便利。几年后,一只恒河猴也学会了这样的技能,它很快就可以只用想法来控制机械手臂把香蕉送进嘴里,灵活得好像那是自己的原生肢体一样。美国国防部希望利用这种技术开发出更仿真的假肢,让那些不能使用自己肢体的病患能和正常人一样生活。

与此相似,波士顿大学的研究者将电极植入人脑中负责运动的中央前回,因为说话也是一种运动——在脑中构想出词句后,需要通过精确控制声带来发出各种声音。在功能性核磁共振成像技术的帮助下,研究者对比分析了病人在想要说话和保持安静时脑部区域的血液流量变化,来确定电极需要接入的位置。想要说话时哪些区域附近的血液流量增加,就意味着发音时需要使用这些神经元。然后,神经元活动时产生的电流被植入的电极分离出来。这些信号被放大后,以无线方式传递给接收机,其原理与我们使用的公车IC卡类似。这些信号将被进一步放大,被解释成对应的语音,再通过喇叭播放。现在这项技术的平均时滞为0.05秒左右,已经足以让人满意。经过一段时间的训练,参与这个项目的病人已经能够发出不少母音。虽然现在病人完全说出整个的词、句子和段落还有些困难,但已经没有技术上的障碍。

这种技术也许会带来更惊人的用途。除了帮助那些无法说话的人通过电脑实现沟通之外,它还可以让人们通过思考来控制计算机——只需要将信号直接输入到计算机的语音识别系统当中即可,其准确度将比现在通用的语音识别系统高得多。如果这种方式得到推广,人们将会告别键盘和鼠标,甚至麦克风。

手机的发明者阿兰•库珀认为,未来10年内手机将会变成植入人体的微型设备,直接想一想就能打电话。这很可能是未来的发展趋势之一。Intel的科学家声称要在2020年实现使用脑内芯片控制电子设备的技术。也许有一天,我们能将自己的大脑和互联网随时连接在一起——就算真正的Matrix来临,我们也不再需要在后脑勺插一根插头。