今天，Facebook和加州大学旧金山分校(UCSF)的研究团队在《Nature Communications》上发表论文，分享了他们的新研究。他们已建成一个脑机接口，能准确解码佩戴设备的人听到和说出词语和对话，实时从大脑信号中解码。这是世界第一个实时解码大脑信号的问答语音的项目，或可用到增强现实眼镜中。

研究人员表示，目前对生成和感知的两部分语言进行解码，准确率超出了他们的想象，分别能达到61%和76%的准确率。

Facebook 与 UCSF 的研究致力于通过实时检测大脑活动中有意“想象”的声音，来帮助神经损伤的患者重新说话。

（Edward Chang教授）

研究人员之一、加州大学旧金山分校神经外科医生Edward Chang表示，这是向神经植入物迈出的重要一步，因为中风，脊髓损伤或其他疾病而失去说话能力的患者，有望因此获得自然交流的能力 。

今年四月，Chang 的团队打造了一个不同的脑机接口，可以直接从大脑信号中解码语音。此次公布的这项工作的目标是提高解码大脑活动的准确性，其基础来源于添加语境。

他们利用植入三名癫痫患者脑部的电极，记录了他们的脑部活动；同时，参与者被要求听一组事先录制的问题，并大声说出他们的回答。

（问（蓝色）答（红色）任务中实时语音解码原理图）

然后，他们利用这些大脑数据来训练机器学习算法。研究人员采用bLSTM（bidi-rectional long short-term memory）循环神经网络来破译ECoG信号表达的运动学表征。接着用另外一个bLSTM解码先前破译的运动学特征中的声学特征。然后，当参与者再次被要求对问题作出回应时，算法仅利用脑部活动来判断参与者是否在听或说，然后尝试解码这些语音。

（左边为实际产生回答，右边是系统解码）

大多数语音解码的工作原理是对一个人在想什么声音做出最佳猜测，在解码过程中可能会被“synthesizer”（合成器）和“fertilizer”（肥料）这类发音相似的单词混淆。但Facebook的新系统增加了上下文信息，通过语境来帮助区分这些单词。

（问题的答案词汇集）

Edward Chang表示，通过添加上下文，这个系统能够用的指定问题和答案解码感知（听到）的语音准确率达到76%，解码产生（口头）的语音准确率达到了61%。

（准确率）

Facebook表示，未来将扩大系统的词汇量，让其能适用在更广泛的领域。

Chang希望尽快为那些不会说话的病人带来有意义的改变。到目前为止，该团队的所有工作都是由能够说话的志愿者完成的，因此团队现在将花费一年的时间与一位失语的参与者一起工作，在计算机屏幕上生成文本。所有数据将由UCSF收集并保密保存在大学服务器上。与此同时，与Facebook合作的所有结果都正在发布，并且可供学术界使用。

此前，马斯克的脑机接口公司Neuralink也发布过脑机接口系统，但这种植入式的设备需要向大脑中植入3000多个电极，以此来检测神经元的活动，但非植入式的设备就免去了复杂的植入步骤。Facebook 与 UCSF 正在探索的策略是使用脉搏血氧仪，检测神经元的氧气消耗，从而检测大脑活动。这种间接、非入侵式的方法相对来说更加安全。

详见：《马斯克发布iPhone可控大脑芯片！植入电极线细过发丝，机器缝线柔性无创》

Facebook最终计划，是想打造一款AR眼镜，想构建一个非侵入式可穿戴设备，让人们只想通过想象他们想说什么来打字。

Facebook 表示：“这一进展显示了未来 AR 头戴设备输入和互动能力的新潜力。”

Chang说：“我希望这不仅有益于我们正在做的事情，而且有利于整个领域。”

　　 马克·扎克伯格和艾隆·马斯克致力于脑机接口的商业化，正说明了认识大脑、保护大脑、发展大脑的重要性，而这正是重庆市认知科学学会致力发展的三件事。脑机接口的成功商业化将与每个人息息相关。

论文：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10994-4.pdf

参考内容：

https://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/brain-implant-decodes-dialogue-from-neural-activity‍

认识大脑　保护大脑　发展大脑

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