人脑打字计划负责人阐述Facebook将怎样深入你的大脑

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人脑打字计划负责人阐述Facebook将怎样深入你的大脑
                               
                                未来真的可以不动手就实现打字吗？
                               
                               


“你好世界！我在打字”（图片来源：Illustration: Alexandra Sapp; Image: Getty Images）

当Facebook的Mark Chevillet阐述公司新的“用脑打字”创意时，他的讲述使它听上去不那么疯狂。

Chevillet是一名神经科学博士，他并不是一个只会空想的负责人，他对目前的大脑科研情况有着深刻的认识。他最近一次在约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(Johns Hopkins University’s Applied Physics Lab) 的演讲描述了一种利用固定在头上的非侵入技术的脑机接口，该技术每分钟能从使用者的语言中枢读出100个单词，这引得听众们频频点头。


然后他停止描述，迎面而来的现实就是这种技术目前并不存在。目前的大脑打字技术记录为每分钟8个单词，而且该结果是通过植入电子元件的方式才得到的。没有人真正知道语言中枢到底处于大脑的哪个位置。

Chevillet承认这些事实，也同意Facebook的目标是有野心的。他说：“这其中牵扯到许多技术及研究风险，但我们不要那些保守性的进步，而是要革命性的跨步。”

Facebook硬件部门的特殊团队（名为Building 8）的主管Chevillet也向听众透露了一些关于他的团队如何克服困难的线索。但这些模糊的技术描述无法满足之后与《IEEE综览》交流的专家们。




“要是你能直接通过大脑打字会怎样？”
Facebook的主管Regina Dugan在四月的公司发展大会上宣布大脑打字方案。（图片来源：Stephen Lam/Reuters）

自从六周前Facebook的主管Regina Dugan在公司年度发展大会上宣布这个方案以来，许多神经系统科学家对方案的时间安排持怀疑态度：Regina Dugan说他们的团队将在未来两年致力于这项技术的研究。

Chevillet阐明Facebook并非要在两年内创造一个商品，只是主管希望这项研究以证明产品的可行性。

Chevillet说，为了达成目标，他的团队将双管齐下。一队致力于开发可以读出高质量神经数据的非侵入技术。另一队致力于大脑科学，尤其是更好地掌握语言和表达机制。Chevillet说他们还有这样一个疑问：假设你已经有读出高质量神经数据的非侵入技术，那你怎样每分钟解码100个单词呢？

他说，每分钟100个单词的目标，是他们根据人类正常语速选取的。一项能跟上人类自然语速的技术能让用户无需说一个字就能对iPhone的Siri或亚马逊的Alexa发出指令。“我们对能像语音识别技术带来同样效益的无声语音交互很感兴趣，”Chevillet说，“还能享受高于文本沟通的隐私安全保障。”


“我们对能像语音识别技术带来同样效益的无声语音交互很感兴趣，还能享受高于文本沟通的隐私安全。”——Mark Chevillet，Facebook

Chevillet不想透露正在开发的大脑扫描技术的细节，Facebook也只说这牵扯到光学成像。哥伦比亚大学生物医学工程教授及大脑研究先进技术的专家Paul Sajda说，Facebook看起来在尝试“发明一个全新的东西”。

要想无创地读出大脑信号，神经系统科学家和医生通常依靠脑电波（EEG）实现，这是利用脑皮电极记录数百万个神经元的总信号的技术）。但Sajda解释说，EEG不能提供小片大脑区域的精确数据，“现在所有人都说EEG的信号不够好，我们不会采用它。”

瑞士日内瓦生物基因工程研究中心（Wyss Center for Bio and Neuroengineering in Geneva）的生物和神经工程负责人John Donoghue也对非侵入大脑扫描技术持怀疑态度。几十年来他致力于研究在人脑中植入电极的“大脑之门”装置，通过这项试验性的技术，瘫痪者可以控制机械臂和电脑光标。Donoghue说：“如果我能通过不在人脑中植入电极而帮助那些瘫痪病人，那我将会第一个去做。”但他对于EEG的发展不抱太大希望，他也不知道怎样通过脑部非侵入技术得到更好的数据。他说：“我认为我们已经接近极限了，但如果我错了的话，将会发生一场巨大的革命。”



从后面可以看到一位女性的头部。她的头部固定着一个电子器械，她正在看着显示字母的屏幕。（图片来源：斯坦福大学）

“大脑之门”（The BrainGate）装置创造了每分钟8个单词的大脑打字纪录。在这项研究中，瘫痪对象通过在运动皮层的植入物来指导屏幕上的电脑光标并选择要打的字母。这个植入物收集的是运动指令数据而不是确定的字母或单词。

再强调一遍，Facebook似乎在计划一些完全不同的东西：Chevillet说这项技术能读出大脑中的“潜在话语”。他在大会上说：“没有一种算法能探测并解读形式抽象的思维本身。所以研究人员必须鉴定出‘当人类想象自我对话时’所涉及的大脑区域，然后建立联系大脑活动方式和文字的模型。”

为了这项基础的脑部研究，Facebook与约翰霍普金斯大学、加州大学伯克利分校和旧金山分校的学术团队合作。一些研究人员正在收集目前在医院接受手术的癫痫病患者的初始数据，这些患者脑部被植入了临时电极用来进行为期几天的监测。

在约翰霍普金斯大学，Michael Wolmetz和Nathan Crone通过一些实验来测定当大脑处理高级概念时所动用的区域，以此绘制大脑的“语义地图”。



两幅有高亮点的脑部图。一幅显示关于“有生命的”和“人造的”概念的大脑活跃区域，另一幅显示“小的”和“大的”概念的大脑活跃区域。（图片来源：Kyle Rupp et al）

在最新的一次实验中，他们向癫痫患者展示60张画有不同物体的简笔画。研究人员事先对每个物体都分配了能描述它们的语义特性。比如，对于飞机的语义特性是“人造的”和“庞大的”，蝴蝶是“有生命的”和“小的”。当研究人员说出每个物体时，他们观察病人大脑的哪个部分被激活。

在定位这218个语义特性在大脑上所处的位置后，他们做了一个通过观察脑部活动区域就能判定病人所看物体的模型，不过这有一定的精确度限制。



鉴别“飞机”的大脑激活区域。（图片来源：Kyle Rupp et al.）

这样的语义地图对于Facebook尝试读出大脑思想是有帮助的，但霍普金斯研究人员发现了他们的地图是基于对实物的视觉分辨。如果Facebook想要读出整句话的意思，鉴于抽象概念的复杂性以及语法上的变化，可能还需要截然不同的大脑数据。

生物基因工程研究中心（Wyss Center）的Donoghue说，现在最大的问题是神经系统科学家还不知道对于各项功能（如语音功能）来说哪些数据是重要的。“你获得了从大脑输出的所有信号，工程师会说，‘哦，这是个信号处理问题。我会解决的。’然而我们并没有一个关于大脑的基本理论来解释这些信号是什么。当有这么多未知数时，你没法建立一个很好的模型。”

哥伦比亚大学的Sajda说：“财力雄厚的公司对他们领域的很多开放性问题感兴趣，这本身对于神经系统科学家们来说并不一定造成困扰。如果Facebook能像贝尔电话公司对贝尔实验室那样对基础研究投入资金的话，我认为这能造福社会。”

但他很想知道如果经过两年的努力后Building 8没有什么成绩的话一切又将如何。Sajda说，基础科学的研究是需要时间的，突破无法按计划到来。“如果你是股东的话，我不确定当回报得不到保证的时候，你是否还想让这个高风险的项目继续下去。”