FaceBook狂想曲：腦電波輸入像說話那麼快！

智東西（公眾號:zhidxcom）

編 | 海中天

導語：Facebook要開發腦輸入技術，每分鐘能閱讀100個單詞，用的還是非入侵性技術。當今最先進的系統將電極植入大腦，每分鐘讀取8個單詞。Facebook的狂野目標招來一些懷疑，而且懷疑的都是專家。如果Facebook真的達成目標，那將是一項突破性的技術。

當Facebook的Mark Chevillet介紹「腦輸入」項目時，他儘力讓項目顯得不那麼瘋狂。

Chevillet是一名神經科學博士，他並不是設計「霧件」的高管，對腦科學的現狀有著深刻的理解。最近，在美國約翰霍普金斯大學應用物理實驗室，他在會議上發言，介紹了腦-計算機界面，界面可以從用戶大腦的語音中心閱讀單詞，每分鐘有可能閱讀100個，聽眾一邊聽一邊點頭，這是一門非入侵性技術。

講話結束之後，一個事實浮出水面：現在還沒有類似的技術存在。看看當今最先進的腦輸入技術，每分鐘只能閱讀8個單詞，而且它還是用植入式電極閱讀的。到底語音寄存於大腦的哪個區域？沒有人真正知道。

Chevillet知道事實的確如此，他承認Facebook的目標有些遠大。他說：「當中有許多的技術和研究風險，我們尋找的不是下一個增量式進步，而是革命性的進步。」

在硬體方面，Facebook成立了一個名叫 Building 8的團隊，該團隊正是由Chevillet領導。團隊如何解決問題的？Chevillet給出了一些線索。IEEE Spectrum隨後諮詢了一些專家，Chevillet對技術的介紹相當模糊，無法解釋專家的困惑。

在Facebook年度開發者大會上，公司高管Regina Dugan首次談到了「腦輸入」項目，在隨後的6周里，許多神經系統科學家對項目的時間表表示懷疑：在接下來2年里，Dugan說團隊會讓技術變得可以使用。

Chevillet澄清說，Facebook並不認為2年內會有商用產品出現，高管們只是希望能在這段時間內研究完成，證明產品是可行的。

為了達到目標，Chevillet團隊雙管齊下。一方面，他們開發非入侵性技術，可以讀取高質量神經數據。另一方面，他們專註於腦科學，尤其關注人類對語言、語音機制的理解。Chevillet說他們正在為一個問題尋找答案：「假設你擁有技術，可以獲得高質量神經數據，你如何以每分鐘100個單詞的速度解碼呢？」

每分鐘100個單詞到底是什麼概念？Chevillet說他們給出的數字是以人類自然說話速度作為標準的。如果技術可以跟上人類自然說話的速度，就可以讓用戶發出語音命令，現在我們在iPhone Siri、亞馬遜Alexa上已經使用這樣的命令，只是用腦輸入下命令時沒有聲音。Chevillet說：「我們對靜默語音界面很感興趣，它可以擁有語音識別一樣的功能，但是保護隱私的力度和文本一樣。」

Facebook正在開發腦掃描技術，到底是怎樣的技術？Chevillet拒絕透露細節，Facebook只是說它涉及到光成像。哥倫比亞大學生物醫學工程教授Paul Sajda說，聽起來Facebook想發明一些全新的東西。Paul Sajda是腦研究先進技術方面的專家。

要用非入侵性技術閱讀腦信號，神經系統科學家和醫生一般使用EEG，也就是用頭皮電極記錄無數神經元發出的信號，將它們集合在一起。不過Sajda解釋說，用EEG技術無法從細小的腦部區域收集精準信息。他解釋稱：「每個人都在說EEG無法提供足夠好的信號，我們不會使用它。」

瑞士日內瓦Wyss生物和神經工程中心主管John Donoghue也對非入侵性腦掃描技術表示懷疑。他曾花了幾十年時間開發BrainGate系統，該系統使用了植入式電極，使用這門實驗性技術之後，癱瘓的人可以控制機械臂、計算機感測器。Donoghue說：「如果能夠幫到癱瘓者，不在他的大腦上植入電極，我肯定會第一個去做的。」他認為EEG難以獲得巨大的改進，也不認為有更好的方法可以用非入侵方式從大腦提取信息。Donoghue說：「我認為我們已經接近極限了，如果我錯了，那將是巨大的變革。」

BrainGate創造了當前的腦輸入速度紀錄，每分鐘8個單詞。在研究過程中，植入物植入癱瘓者的運動皮質，引導遊標在屏幕上移動，挑選輸入的字元。植入物收集與電機指令有關的數據，並不是收集與字元、單詞有關的信息。

Facebook的方法似乎完全不同。Chevillet說過，他們的技術會閱讀大腦中「準備說的語音」。 Chevillet指出：「沒有人開發出偵測、解碼思想本身的演算法，思想是抽象的。」怎麼辦？研究人員必須搞清一個問題，當人想著要向自己說話時，哪些腦部區域會參與，然後研究人員會開發模型，將腦部活動的模式與單詞聯繫起來。

為了研究基本腦科學，Facebook與學術機構合作，比如Johns Hopkins、加州大學伯克利分校、加州大學舊金山分校。一些研究人員已經從癲癇病人身上收集了初步數據，這些病人在醫院做手術，研究人員將臨時電極植入他們的大腦，花短短几天觀察反應。

在Johns Hopkins，研究人員Michael Wolmetz和Nathan Crone為大腦繪製了「語義圖」，以此為依據做實驗，試圖搞清處理高級概念時大腦的哪些部分會參與進去。

在最近的研究報告中，他們展示了癲癇病人畫的一些簡單線條畫，病人畫了60個不同的東西。針對每一個物件，研究人員都列出了一些語義屬性，用它們描述物件，例如，如果是一架飛機，就會包括「人造」「大」等語義屬性，如果是蝴蝶，就會包括「活生生」「小」的屬性。當病人說出物件的名字時，研究人員會觀察大腦哪個部分被激活。

218個語義屬性分別對應腦部哪個區域，搞清之後研究人員將它繪成圖，就可以確立一個模型，深入分析腦部活動，確定病人正在觀察哪個對象，只是精準度有限。

Facebook想讀取腦部思想的意義，語義圖可以提供幫助，但是Hopkins的研究者指出，語義圖基本上就是對具體對象進行視覺識別。如果Facebook想讀取整個句子（當中會涉及到抽象概念和複雜語法），它需要完全不同的腦數據。

Wyss中心的Donoghue認為，神經系統科學家還不知道哪些數據對某個機能（比如語音）最重要，這才是最大的問題。Donoghue說：「你從大腦中獲得所有信號，工程師跑過來說：『這是一個信號處理問題，我來解決它。』但在大腦領域我們缺少一套底層理論，無法解釋這些信號到底是什麼。如果你不能透徹理解，就沒有辦法建立一個很好的模型。」

在神經科學領域有許多問題是開放的，資金雄厚的企業有興趣研究，對於神經系統科學家來說並不一定是壞事。哥倫比亞大學的Sajda說：「如果Facebook投資研究基礎科學，像貝爾電話公司的貝爾實驗室一樣，對於社會是有利的。」

如果2年之內Building 8團隊沒有什麼成果拿來展示，到時又怎麼辦？Sajda很好奇。Sajda說研究基礎科學是需要時間的，突破的到來往往並沒有時間表。他說：「研究風險很高，並不一定能獲得回報，如果是股東，我不確定他們是否接受公司這樣做。」

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