进行“意念写字”时会在屏幕上呈现一个虚拟的键盘,键盘中的每个字符都以不同频率进行编码。当想拼写某个字符的时候,只需看着这个字符,不同频率的字符就会带来不同的视觉刺激,从而诱发出特定模式的脑电波。
近日,美国斯坦福大学研究人员首次破译了与手写书信相关的大脑活动,并结合人工智能算法,实现“意念写字”。这使得瘫痪者只需“脑补”手写文字,他所想的文本就会实时显示在屏幕上。
虽然通过脑机接口(BCI)技术实现意念操控已不是什么新鲜事,但此次让瘫痪者想象自己书写,从而将意念转化为真实的文本,并达到90字符/分钟的速度和99%的准确度也是非常令人惊喜的。这也让人们看到了未来利用BCI技术实现高效意念操控和交流的希望。
BCI技术写字的核心在编码解码
“脑机接口,顾名思义,就是大脑与计算机之间的一个接口,通过这个接口,大脑能够实现与计算机信息的直接交流。反之,计算机也能够通过这个接口把信息直接加载到脑子里。”天津脑科学中心主任助理、天津大学医学工程与转化医学研究院许敏鹏副教授介绍,在现阶段,脑机接口研究主要集中在解读大脑意图方面,根据传感方式的不同,可分为非侵入式BCI和侵入式BCI。
前述美国斯坦福大学“意念写字”的研究,是利用了侵入式BCI技术。研究者将两个微小的传感器植入瘫痪者大脑控制手和手臂的区域,每个传感器都含有96个电极,当瘫痪者想象写字时,团队利用传感器从单个神经元中拾取信号,再通过机器学习算法识别出他的大脑随每个字母产生的模式。
“侵入式BCI需要通过外科手术,将信号检测电极植入大脑皮层。”许敏鹏表示,侵入式BCI可直接提取神经信号,具有较高的信噪比;但存在长期生物相容性等瓶颈问题,且电极周围微环境的变化容易对信号质量带来影响,不利于长时间采集。
非侵入式BCI则是将电极放置在头皮部位得到头皮脑电信号,具有安全无创、优良的全脑同步记录等优势,因此目前在教育、医疗、航天等众多领域显示了更加广泛的应用前景。