音頻科普：直接讀取大腦中的想法可行嗎？


將大腦中的神經(jīng)活動(dòng)直接表現(xiàn)為可被外界讀取的信號(hào)（圖片來(lái)源：pixabay）
　　直接讀取大腦中的想法，將其轉(zhuǎn)化為可播放的語(yǔ)音，這聽(tīng)起來(lái)似乎是一個(gè)非?！翱苹谩钡母拍睢Ｈ欢聦?shí)上，在尖端的醫(yī)療和工程領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)取得了相當(dāng)程度的進(jìn)展。試想一下，如果能夠完全實(shí)現(xiàn)并順利推廣這項(xiàng)技術(shù)，將大腦中的神經(jīng)活動(dòng)直接表現(xiàn)為可被外界讀取的信號(hào)，那么對(duì)于過(guò)去無(wú)法正常進(jìn)行表達(dá)與交流的患者來(lái)說(shuō)，例如長(zhǎng)期受到失語(yǔ)癥、溝通障礙等問(wèn)題困擾的人群，無(wú)疑是一個(gè)能夠重新獲得語(yǔ)言能力的好消息。
　　最近，哥倫比亞大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)就有了一個(gè)關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)的新發(fā)現(xiàn)。這項(xiàng)研究已經(jīng)被發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》雜志上，研究人員認(rèn)為，從人的大腦活動(dòng)中提取內(nèi)容，再借助外界手段重新構(gòu)建出語(yǔ)音信息，這類(lèi)技術(shù)是完全可行的。文章中研究人員描述了他們具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，和對(duì)實(shí)際應(yīng)用的看法。

過(guò)去研究常常忽視合成語(yǔ)音被正確識(shí)別的可能性（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)）
　　哥倫比亞大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)五名癲癇患者進(jìn)行了有關(guān)的測(cè)試。研究人員借助患者大腦在正常的治療過(guò)程中已經(jīng)植入的電極，收集了此次研究所必要的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)主要包括患者在聽(tīng)到具體的聲音、信息或者一些故事時(shí)，大腦產(chǎn)生的反應(yīng)與活動(dòng)情況。研究團(tuán)隊(duì)利用深度學(xué)習(xí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析，匹配了各種聲音與患者大腦活動(dòng)之間的關(guān)系。在機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)的幫助下，整個(gè)過(guò)程相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)說(shuō)更加智能、高效和準(zhǔn)確，并且能夠?qū)δ：?、難以辨別的情況做出模擬與判斷。
　　文章中說(shuō)明，在完成這套識(shí)別系統(tǒng)后，配合聲碼器，就能夠?qū)⒒颊叩拇竽X活動(dòng)“翻譯”成語(yǔ)言。就目前而言，系統(tǒng)會(huì)智能地分析患者大腦中的神經(jīng)數(shù)據(jù)。當(dāng)患者接收到外部聲音后，反應(yīng)所產(chǎn)生的神經(jīng)信號(hào)會(huì)被系統(tǒng)讀取，系統(tǒng)依照之前的機(jī)器學(xué)習(xí)判斷出具體的聲音，再由聲碼器合成人工語(yǔ)音，最終這個(gè)語(yǔ)音即反映出患者最初聽(tīng)到的聲音。利用深度學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，即使是系統(tǒng)從未見(jiàn)過(guò)的神經(jīng)活動(dòng)，它也能夠迅速做出反應(yīng)，匹配出盡可能接近的語(yǔ)音內(nèi)容。
　　在過(guò)去類(lèi)似的研究中，研究人員常常忽視這些合成語(yǔ)音被正確識(shí)別的可能性，經(jīng)常會(huì)有形成聲音但是沒(méi)有具體含義的情況出現(xiàn)。因此，此次哥倫比亞大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。研究團(tuán)隊(duì)讓另一組人員聽(tīng)取由聲碼器合成的人工語(yǔ)音，測(cè)試這些經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)化并通過(guò)智能學(xué)習(xí)生成的聲音是否能夠被理解。測(cè)試結(jié)果顯示，大約75% 的單詞都能夠被正確辨認(rèn)。研究人員表示，整個(gè)過(guò)程非常像和蘋(píng)果Siri之類(lèi)的人工智能進(jìn)行語(yǔ)音交互，事實(shí)上兩者也確實(shí)存在類(lèi)似的技術(shù)。

研究人員希望實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)句以及復(fù)雜句式的表達(dá)（圖片來(lái)源：pixabay）
　　不過(guò)需要說(shuō)明的是，這項(xiàng)研究是通過(guò)大腦中感知聲音的部分來(lái)讀取大腦活動(dòng)的，而非直接在生成語(yǔ)言的大腦區(qū)域里進(jìn)行。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是讀取的過(guò)程本身也是一個(gè)間接的過(guò)程，不是直接的“所想即所得”。因此，這套系統(tǒng)和聲碼器尚未能夠做到完全正確表達(dá)出患者所想這樣的功能。但是，這種重現(xiàn)大腦所接收聲音的技術(shù)，毫無(wú)疑問(wèn)也是在這個(gè)領(lǐng)域里的一項(xiàng)重大突破。這也顯示出未來(lái)它還有更大的提升空間與發(fā)展前景。
　　盡管目前這項(xiàng)技術(shù)還是僅僅能夠合成非常簡(jiǎn)單的詞組，但是研究人員已經(jīng)著手進(jìn)行改進(jìn)，他們接下來(lái)的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)句以及復(fù)雜句式的表達(dá)。研究團(tuán)隊(duì)最終的目的，正是實(shí)現(xiàn)讓患者能夠通過(guò)外界的協(xié)助，正確無(wú)誤地表達(dá)出想說(shuō)但無(wú)法說(shuō)出的話(huà)。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)帶來(lái)的力量，讓失去聲音和語(yǔ)言表達(dá)能力的患者不再感到恐懼與絕望。



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