美科學家研發新技術可讀取人想說的話 帕金森患者等或可受益
近日，據BBC報道，加州大學舊金山分校的科學家們開發出了一項神奇的新技術，利用大腦植入體讀取想說的話，再通過AI將其變成語言。專家稱，這項於4月24日發表於《自然》雜誌的新技術，可幫助那些因為喉癌、帕金森症和肌萎縮性側束硬化症等疾病而失去說話能力的病患重獲新生。
「這項研究首次證明，我們可以根據個人的大腦活動直接生成完整的句子。」 加州大學舊金山分校神經外科教授愛德華·張（Edward Chang）稱，他也是該研究的作者之一。「憑藉已有的技術，我們能建造一種對語言功能喪失的患者具有臨床可行性的設備。」
據英國《衛報》報道，如已故的斯蒂芬·霍金教授使用的語音合成器，通常是靠眼睛或面部肌肉運動來逐字拼出詞語。這種方式一分鐘才能說8個單詞。而人的自然語速平均每分鐘為100到150個單詞。該技術有望改變那些依賴於痛苦而緩慢的溝通方式，無法進行隨意交流的人生活。
「讀心裝置」如何工作
這種「讀心裝置」技術分為兩個階段，首先，在大腦中植入一個電極，獲取大腦控制嘴唇、舌頭、喉嚨和下巴運動的信號。隨後，通過AI將這種運動變成聲音，形成了一個來自「虛擬聲道」的合成語音。
步驟1，植入電極確認大腦活動的相關神經信號，圖據衛報
「我們是這麼考慮的，既然大腦的這些語言中心編碼的是動作而不是聲音，我們在解碼這些信號的時候也應該以同樣的方式。」加州大學舊金山分校語言科學家，該研究第一作者Gopala Anumanchipalli稱。
研究團隊招募了五名即將接受癲癇神經外科手術的志願者。為了準備手術，醫生暫時在他們大腦中植入了電極，以此來繪製其癲癇發作源。當電極就位，志願者被要求大聲讀出數百個句子，而科學家則記錄下涉及講話的大腦活動。研究人員不需要收集「讀心裝置」第二步的數據，因為其他研究人員此前已經做出了聲音運動與語音如何相關的大型資料庫。研究人員只需要使用這個資料庫就可以了。
步驟2，信號被解碼為嘴唇、舌頭等發音器官運動，圖據衛報
隨後，研究人員使用AI來將電極捕捉到的大腦電活動模式和那種活動將產生的聲音運動相匹配，產生近似於人聲的合成聲音。他們將這項技術描述為「虛擬聲道」，可以直接由大腦控制。
步驟3，根據聲音和發音器官運動資料庫，解碼後的運動由AI合成語音，圖據衛報
技術仍不完美，多種疾病患者或可受益
為了測試效果，科學家們讓成百上千人聽取了合成語音樣本並寫下內容。其中一個測試中，聽眾拿到100個句子，每次還提供了有25個包括實際內容和隨機單詞的詞庫供聽眾參考。聽眾43%的時候都能完美地寫下語音內容。
這些合成的語音樣本聽起來就像正常的人聲，但有一種類似於比較重的外國口音。「sh」 和 「z」這些音能很準確地合成，不同性別的講話者也能辨別，但比起「Book」中的「buh」這種爆破音，這個系統對於像Ship中的「sh」這種比較長的發音表現得還要更好一些，目前還不完美。
不過，沃特金斯教授指出，這些不完美倒不一定會成為交流的障礙。實際的對話交流中，人們會熟悉和適應一個人的講話，並理解其意思。
而該技術下一步需要面臨的考驗就是，設備使用者是否可以不經過對他們個人語言的適應就能直接使用。
據BBC報道，運動神經元疾病、腦損傷、咽喉癌，還有一些中風，以及神經退行性疾病，如帕金森氏症和多發性硬化症等都可能導致語言能力的喪失。該團隊表示，這一技術可對其中一些疾病起作用。但因為該技術依賴於控制嘴唇、舌頭、喉嚨和下頜的大腦部分正常工作。因此，某些類型的中風患者將無法獲益。
「這不是一個對所有喪失語言能力的人都能奏效的解決方案。」張教授指出。不過，未來可能幫助那些從未說過話的如腦癱兒童學說話。
與該研究一同發表的一篇評論稱，該技術研究的出現，可以寄望「那些有語言障礙的人能重獲自由交流，重新與世界連接的能力。」
「對於那些無法用語言溝通的人來說，為他們提供一個能幫他們實現交流的設備，這非常重要。」牛津大學認知神經科學教授凱特·沃特金斯（Kate Watkins）將這個最新研究描述為一項「巨大的進步」。
「這是來自一個偉大實驗室的一個非常有趣的工作，但必須注意的是，它還處於研發早期，沒到臨床應用的時候。」倫敦大學學院的索菲·斯科特教授指出。
「讀心裝置」涉及道德爭議
這種技術下，大家的小想法可以輕易被人讀取了嗎？目前還太難了。
「我們和其他研究者其實都試過是否可以單獨解讀思想。結果證明，這是一個非常困難和非常具有挑戰性的問題。這也是為什麼我們實際操作上選擇了關注人們想說的內容的原因之一。」 張教授稱。
然而，也還是有一些科學家認為，只要是能閱讀思想的大腦和設備連接技術都存在道德爭議。
紅星新聞記者 林容 編譯
編輯 楊渝彤
TAG:紅星深度 |