意念|“意念书写”,为瘫患者打开思想交流新窗口( 二 )
随后,研究者给T5展示了几组句子,并要求他在心中努力“书写”每一个句子——不使用大写字符 。如,“我被打断了,无法保持沉默”“三十秒内军队就登陆了” 。最后,无论T5想写什么,AI算法大约仅延迟半秒就能把他的想法“写”在电脑屏幕上 。
在接下来的实验中,T5被要求抄写算法从未接触过的句子 。最终,他能够每分钟生成90个字符,大约18个单词 。相比之下,身体健全的人在智能手机上的打字速度为每分钟23个单词 。
“这种方法让瘫痪者输出句子的速度几乎可以和同龄的健全成年人用智能手机打字的速度相媲美 。”Henderson说,“我们的目标是让他们恢复通过短信交流的能力 。”
据介绍,T5的抄写错误率约为每18到19个字符中存在一处错误,其自由写作的错误率约为每11或12个字符中一处错误 。不过,当研究人员使用(类似于智能手机键盘的)自动更正功能来加以纠正后时,错误率明显降低:抄写的错误率低于1%,自由书写的错误率略高于2% 。
“与其他BCI相比,这些错误率已经相当低 。”Shenoy说 。据介绍,受法律限制,目前这项研究中使用的BCI仅用于调查性研究,尚未批准用于商业用途 。
加州大学伯克利分校的神经工程师、并未参与这项研究的Jose Carmena在接受《中国科学报》采访时评价称,这项技术以及其他类似技术或有助于残疾人士 。虽然这些发现只是初步的,但却是该领域的一大进步 。
“脑机接口可将思维转化为行动 。”Carmena说,“这篇论文就是一个很好的例子:BCI破译了书写的思想,并付诸于行动 。”
放飞心灵的“蝴蝶”
由于在医疗康复、养老助残、航空航天和军事等领域有广泛的应用前景,当前,国内相关研究也如火如荼 。
例如,华南理工大学脑机交互实验室通过采集分析实验者的脑电波,实现了“脑控输入法”;香港中文大学通过BCI系统将脑电波转换成繁体中文字,让全身瘫痪无法说话的病人有机会“打开心窗” 。
此外,天津大学神经工程团队早在2016年就与中国航天员科研训练中心合作成功开展人类首次太空脑-机交互实验,通过获取航天员在太空飞行中脑-机交互生理特征的变化模型,初步探索意念控制在航天任务中的可行性 。
不过,在同期发表于《自然》的一篇新闻观点中,华盛顿大学生物工程系的Pavithra Rajeswaran和Amy Orsborn表示,如何让脑机接口在其生命周期中保持性能仍需要进一步研究 。“需要拥有极佳的效果和使用益处,才能证明在患者脑部植入电极所产生的费用和风险是值得的 。”
展望未来,Shenoy团队希望将尝试手写文本输入的方法整合到一个更全面的系统,该系统还包括目前智能手机上使用的指向和点击导航,甚至还包括尝试性的语音解码 。“拥有这两种或三种模式并在它们之间切换,是人天生就可以做到的 。”
“虽然我们每分钟可以写接近20个单词,但我们的语速往往在每分钟125个单词左右,所以语音将是弥补手写不足之处的另一个令人兴奋的方向 。”Shenoy说,“如果将这些系统结合起来,可以为患者提供更多有效沟通的选择 。”
Shenoy说,接下来,研究小组打算与聋哑人参与者合作,如患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症(这种退行性神经疾病会导致运动和语言能力的丧失)的人 。Henderson也补充说,新系统有可能帮助那些因多种情况而瘫痪的人 。如因脊髓损伤失去上肢或语言能力的人 。
“鲍比费了极大的力气,比如使用眼球运动一次选择一个字符,才写出《潜水钟与蝴蝶》这本动人而美丽的书 。”他说,“想象一下,如果有这样的界面,他能做些什么!”(冯丽妃 张思玮)
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