科幻?再想想。科学家正在学习如何解码内心想法
近年来,科学家们一直在研究能够帮助人们——例如中风瘫痪者或患有肌萎缩侧索硬化症等神经系统疾病的人——进行交流的技术。特别是,一种称为脑机接口(BCI)的设备,能够捕捉人们在尝试形成词语时的脑电信号,然后将这些信号翻译成语音。但在周四发表在《细胞》杂志上的一项新研究中,研究人员报告称,他们首次破译了四名参与者的内心独白,准确率高达74%。
“这是一个了不起的进步,”马斯特里赫特大学(荷兰)的神经科学家克里斯蒂安·赫夫(未参与此项新研究)告诉《纽约时报》的卡尔·齐默。他补充说,这项技术不仅能帮助那些无法说话的人说话,还能增进科学家对语言工作原理的理解。
在以往的脑机接口应用中,研究人员会要求无法说话的患者尝试在生理上发出词语。这会在大脑中产生所谓的“尝试性言语”信号,这些信号会被植入的电极拾取,并通过计算机算法进行解码。然而,斯坦福大学(美国)的电气工程师埃林·昆兹告诉《科学》杂志的安妮卡·因安普迪,这个过程可能会让用户感到疲惫和不适。
因此,昆兹和她的团队决定尝试调查植入电极是否能够捕捉到患者的内心独白。如果可以,操作设备可能会让用户更容易。但这项研究也旨在调查与隐私相关的问题——这些设备是否也能捕捉到无意的言语?毕竟,我们的内心独白可能会说出我们不希望别人听到的话。
该团队表示,到目前为止,这项技术还不够准确,无法违背参与者的意愿来翻译思想。“我们专注于帮助那些有说话困难的人,”昆兹告诉《科学》杂志。
为了保护用户的隐私,他们选择了一个不太可能在日常对话中出现的密码短语来激活设备:“Chitty Chitty Bang Bang”,这是1964年伊恩·弗莱明小说和1968年电影的标题。当设备检测到该短语时,它就会开始翻译想法,对一位参与者而言,其准确率达到了98.75%。
在测试中,研究人员让参与者——他们都不同程度地有说话困难——尝试说出一组七个词语,或者仅仅是思考它们。他们发现,在这两种情况下,大脑活动的模式和使用的大脑区域是相似的,但内心想法产生的信号更弱。
然后,该团队对参与者思考一个包含12.5万个词汇的词语时产生的信号进行了计算机系统训练。当用户随后思考包含这些词语的句子时,设备会翻译由此产生的脑活动。《科学》杂志报道称,该技术产生的词语错误率在26%到54%之间,使其成为迄今为止最准确的内心言语解码尝试。
在另一项实验中,参与者被要求在屏幕上计算圆圈,同时设备试图翻译他们的想法。这是为了测试计算机是否会捕捉到参与者没有被告知要说出的内心想法,在某些情况下,系统确实捕捉到了一个数字。
赫夫告诉《纽约时报》,除了帮助那些无法说话的人说话之外,这些发现还表明,至少对某些人来说,语言在思维过程中起着作用。日内瓦大学(瑞士)的神经工程师西尔维娅·马尔切索蒂(未参与此项研究)告诉《自然》杂志的杰玛·康罗伊,研究结果还揭示了尝试性言语和内心言语之间的神经差异。
但研究人员表示他们还没有完成——他们正在努力取得更好的成果。
“这些结果更多的是初步的‘概念验证’,”昆兹告诉《纽约时报》。“我们还没有达到上限。”