FaceBook的新狂想:大脑输入像说话那么快!

2017-06-12 21:00 VR/AR 来源:创头条 查看原文

智东西(公众号:zhidxcom)
编 | 海中天

导语:Facebook要开发脑输入技术,每分钟能阅读100个单词,用的还是非入侵性技术。当今最先进的系统将电极植入大脑,每分钟读取8个单词。Facebook的狂野目标招来一些怀疑,而且怀疑的都是专家。如果Facebook真的达成目标,那将是一项突破性的技术。

当Facebook的Mark Chevillet介绍“脑输入”项目时,他尽力让项目显得不那么疯狂。1

Chevillet是一名神经科学博士,他并不是设计“雾件”的高管,对脑科学的现状有着深刻的理解。最近,在美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室,他在会议上发言,介绍了脑-计算机界面,界面可以从用户大脑的语音中心阅读单词,每分钟有可能阅读100个,听众一边听一边点头,这是一门非入侵性技术。

讲话结束之后,一个事实浮出水面:现在还没有类似的技术存在。看看当今最先进的脑输入技术,每分钟只能阅读8个单词,而且它还是用植入式电极阅读的。到底语音寄存于大脑的哪个区域?没有人真正知道。

Chevillet知道事实的确如此,他承认Facebook的目标有些远大。他说:“当中有许多的技术和研究风险,我们寻找的不是下一个增量式进步,而是革命性的进步。”

在硬件方面,Facebook成立了一个名叫 Building 8的团队,该团队正是由Chevillet领导。团队如何解决问题的?Chevillet给出了一些线索。IEEE Spectrum随后咨询了一些专家,Chevillet对技术的介绍相当模糊,无法解释专家的困惑。

在Facebook年度开发者大会上,公司高管Regina Dugan首次谈到了“脑输入”项目,在随后的6周里,许多神经系统科学家对项目的时间表表示怀疑:在接下来2年里,Dugan说团队会让技术变得可以使用。

Chevillet澄清说,Facebook并不认为2年内会有商用产品出现,高管们只是希望能在这段时间内研究完成,证明产品是可行的。

为了达到目标,Chevillet团队双管齐下。一方面,他们开发非入侵性技术,可以读取高质量神经数据。另一方面,他们专注于脑科学,尤其关注人类对语言、语音机制的理解。Chevillet说他们正在为一个问题寻找答案:“假设你拥有技术,可以获得高质量神经数据,你如何以每分钟100个单词的速度解码呢?”MjkwODcwMg

每分钟100个单词到底是什么概念?Chevillet说他们给出的数字是以人类自然说话速度作为标准的。如果技术可以跟上人类自然说话的速度,就可以让用户发出语音命令,现在我们在iPhone Siri、亚马逊Alexa上已经使用这样的命令,只是用脑输入下命令时没有声音。Chevillet说:“我们对静默语音界面很感兴趣,它可以拥有语音识别一样的功能,但是保护隐私的力度和文本一样。”

Facebook正在开发脑扫描技术,到底是怎样的技术?Chevillet拒绝透露细节,Facebook只是说它涉及到光成像。哥伦比亚大学生物医学工程教授Paul Sajda说,听起来Facebook想发明一些全新的东西。Paul Sajda是脑研究先进技术方面的专家。

要用非入侵性技术阅读脑信号,神经系统科学家和医生一般使用EEG,也就是用头皮电极记录无数神经元发出的信号,将它们集合在一起。不过Sajda解释说,用EEG技术无法从细小的脑部区域收集精准信息。他解释称:“每个人都在说EEG无法提供足够好的信号,我们不会使用它。”

瑞士日内瓦Wyss生物和神经工程中心主管John Donoghue也对非入侵性脑扫描技术表示怀疑。他曾花了几十年时间开发BrainGate系统,该系统使用了植入式电极,使用这门实验性技术之后,瘫痪的人可以控制机械臂、计算机传感器。Donoghue说:“如果能够帮到瘫痪者,不在他的大脑上植入电极,我肯定会第一个去做的。”他认为EEG难以获得巨大的改进,也不认为有更好的方法可以用非入侵方式从大脑提取信息。Donoghue说:“我认为我们已经接近极限了,如果我错了,那将是巨大的变革。”

BrainGate创造了当前的脑输入速度纪录,每分钟8个单词。在研究过程中,植入物植入瘫痪者的运动皮质,引导光标在屏幕上移动,挑选输入的字符。植入物收集与电机指令有关的数据,并不是收集与字符、单词有关的信息。

Facebook的方法似乎完全不同。Chevillet说过,他们的技术会阅读大脑中“准备说的语音”。 Chevillet指出:“没有人开发出侦测、解码思想本身的算法,思想是抽象的。”怎么办?研究人员必须搞清一个问题,当人想着要向自己说话时,哪些脑部区域会参与,然后研究人员会开发模型,将脑部活动的模式与单词联系起来。
MjkwOTA3Mg

为了研究基本脑科学,Facebook与学术机构合作,比如Johns Hopkins、加州大学伯克利分校、加州大学旧金山分校。一些研究人员已经从癫痫病人身上收集了初步数据,这些病人在医院做手术,研究人员将临时电极植入他们的大脑,花短短几天观察反应。

在Johns Hopkins,研究人员Michael Wolmetz和Nathan Crone为大脑绘制了“语义图”,以此为依据做实验,试图搞清处理高级概念时大脑的哪些部分会参与进去。

在最近的研究报告中,他们展示了癫痫病人画的一些简单线条画,病人画了60个不同的东西。针对每一个物件,研究人员都列出了一些语义属性,用它们描述物件,例如,如果是一架飞机,就会包括“人造”“大”等语义属性,如果是蝴蝶,就会包括“活生生”“小”的属性。当病人说出物件的名字时,研究人员会观察大脑哪个部分被激活。

218个语义属性分别对应脑部哪个区域,搞清之后研究人员将它绘成图,就可以确立一个模型,深入分析脑部活动,确定病人正在观察哪个对象,只是精准度有限。

Facebook想读取脑部思想的意义,语义图可以提供帮助,但是Hopkins的研究者指出,语义图基本上就是对具体对象进行视觉识别。如果Facebook想读取整个句子(当中会涉及到抽象概念和复杂语法),它需要完全不同的脑数据。

Wyss中心的Donoghue认为,神经系统科学家还不知道哪些数据对某个机能(比如语音)最重要,这才是最大的问题。Donoghue说:“你从大脑中获得所有信号,工程师跑过来说:‘这是一个信号处理问题,我来解决它。’但在大脑领域我们缺少一套底层理论,无法解释这些信号到底是什么。如果你不能透彻理解,就没有办法建立一个很好的模型。”

在神经科学领域有许多问题是开放的,资金雄厚的企业有兴趣研究,对于神经系统科学家来说并不一定是坏事。哥伦比亚大学的Sajda说:“如果Facebook投资研究基础科学,像贝尔电话公司的贝尔实验室一样,对于社会是有利的。”

如果2年之内Building 8团队没有什么成果拿来展示,到时又怎么办?Sajda很好奇。Sajda说研究基础科学是需要时间的,突破的到来往往并没有时间表。他说:“研究风险很高,并不一定能获得回报,如果是股东,我不确定他们是否接受公司这样做。”

 


每日一头条

趋势·深度·犀利·干货,最专业的行业解读

深喉爆料、投稿:guoren@zhidx.com

 

为您推荐: