电脑读心术不再是梦:"脑-机接口"系统研制成功-科教台-中国网络电视台

首播

重播

　　近日，一条科学新闻引发了很多人的关注：香港中文大学成功研制出将脑电波转换成繁体中文的“脑-机接口”系统。据介绍，该系统可令严重瘫痪的病人重拾表达能力。“机器能读出人脑想什么？ ”这一消息随即引起了人们的巨大兴趣，伴随而来的是各种猜测、议论和疑问：如此神奇，那岂非是“读心术”？是不是将来人想什么这个机器都能知道？未来警察审讯是不是也不用再费脑筋了，把这个东西往嫌疑人脑袋上一放就大功告成了？

　　概念

　　什么是脑-机接口？大脑想什么机器能读出来

　　用机器读取人脑中的想法并成功转换成文字，这是科幻电影中常有的情节。如果真的如此，每个人的内心世界岂不是完全“裸奔”了吗？这听起来似乎有点恐怖。事实究竟如何呢？

　　来自香港中文大学方面的解释是：将脑电波转化成繁体中文的步骤是：人只要戴上有16个接触面的无线脑电波接收器，面向计算机屏幕上的中文笔画输入接口，想着自己要写的笔画，接收器便能接收到指令，将中文字逐笔写出来。

　　如此看来，目前用这种机器“解读”复杂的人脑思维似乎还有很长的路要走。

　　原理

　　屏幕上笔画和所想的“碰面”时大脑会产生独特信号

　　香港大学精神医学系博士姚乃琳在接受本报记者采访时，解释了“脑-机接口”系统的工作原理。“大脑有数以亿计的脑细胞，它们互相连接，人们在想事或受到外界刺激时，脑细胞都会有不同的放电活动，叫做‘事件相关电位’。有一种独特的‘事件相关电位’叫做‘P300信号’，当人们看到或听到自己熟悉的东西时，大脑就会不由自主地产生这种‘P300信号’，从而可以被仪器捕捉到。 ”

　　姚乃琳介绍说，具体操作的方法是，给参与者戴上记录脑电波图的“小帽子”，帽子上分布着的电极可以记录参与者的脑电波频谱。首先让参与者心里想着要写的笔画，然后电脑屏幕上会显示出一个阵列，例如5行7列，单元格中是所有不同的笔画。电脑会逐行闪动，从第一行到第五行，再逐列闪动，从第一列到第七列，当闪到包含着候选笔画的那一行和那一列的交叉点时，参与者的大脑会自动出现P300信号，于是，电脑程序只需要选出那一行和那一列交点上的笔画就行了。

　　因此，从目前的技术上来看，这种机器并没有办法“一步到位”地“读出”人脑中的各种稀奇古怪的想法。

　　应用

　　写一个词要三到五分钟准确度七到八成

　　据姚乃琳透露，其实，这一技术从上世纪80年代末就已经开始出现了，20多年的发展已经相对比较成熟了。脑电波记录仪便于携带，价格低廉，且由于P300信号是自动产生的，使用者不需要学习便能掌握使用方法，因此香港中文大学才能将这一技术广泛推广使用。

　　而记者在网上搜索发现，早在3年多前，清华大学一个研究团队就已经成功将脑电波转化成简体中文。他们使用的是“拼音输入法”，在使用的“脑电波侦测捕捉技术”上与香港同行类似。2010年，“首届中国脑-机接口比赛”在清华大学举办，用脑电波“控制开关”、“输入字符”、“控制自动车”成为比赛项目。

　　不过有业内人士指出，目前，“脑-机接口”设备读取脑电波并不稳定，因为影响人脑电波的因素很多，比如情绪、周围环境的噪音等，准确度最高有七至八成。而且根据介绍，这种“打字”速度除了与“脑-机接口”系统的传输快慢有关外，主要是和“输入法”的功能有关，比如“词组联想”功能，输入“人”，就能跳出“类”、“们”等字供选。目前，类似于“你好”等简单的词语，由接收、识别到翻译过程完成需要3~5分钟。

　　清华大学生物医学工程系教授高小榕则表示，人若想要真正用好这台设备，需要一定的“训练”。

　　未来发展

　　快速读心术能实现吗？还需要一定时间

　　之前我们也提到，根据香港中文大学的这项研究，目前要“写”出一个字，需要人在大脑里“横、竖、撇、捺、钩”地一笔一画地想好，就好像用笔写字一样，慢慢地把要表达的东西一一选择出来——也就是说暂时还无法“读出”复杂的人脑思维。那么随着技术的不断发展，想到字或者词句就直接而迅速地表现在客观媒介上是否能够实现呢？“科技发展十分迅速，相信未来通过直接想字词就能表现在电脑上也是非常可能会实现的。不过短期来看，字词的复杂性远高于笔画和字母的选择。 ”姚乃琳举例说，字母有26个，笔画也只有二三十个，从20多个选项中选出一个并不难，而常用汉字有几千个，如果使用上述的P300技术，可想而知是很费时且不现实的。

　　姚乃琳介绍说，眼下，还有一种技术叫做“功能性核磁成像（fMRI）”，这种技术是通过记录人脑血氧变化来推测思维活动。“这一技术记录到的大脑活动更多更具体，现在已经可以用于重现人眼看到的图像。然而由于对于相同的信息，例如‘杯子’这个词，每个人储存的方式和区域会有细微的差别，因此想到这个词时，每个人大脑激活的方式也是千差万别的。使用fMRI技术即时读取大脑信息需要使用者长达数小时的准备活动，才能得到模糊的、近似的图像信息重现，而字词的语义信息则可能更难重现；此外，核磁共振机器十分庞大，无法携带，种种原因限制了这一技术的推广使用。 ”

　　特殊应用

　　在测谎上准确率非常高

　　虽然技术上困难重重，但这个“脑-机接口”设备一经公布，就引起了很多人的兴趣。有人猜想，如果这种技术发展下去，那么，未来审讯犯人也不需要靠测谎仪了，只要用这个机器，犯人想什么就可以统统表达出来……这种想法现实吗？

　　姚乃琳表示，P300技术可以被用于测谎。“以往的测谎技术是通过测试人的心跳、呼吸频率、皮肤电阻等生理指标来推测受试者是不是紧张，从而判断有没有说谎。”姚乃琳指出，但上述方法容易受个体差异等因素的影响，准确率并不是很高。而正如前面所提到的，P300信号是自动产生，不受控制的，只要人们看到熟悉的东西，就会产生P300信号。因此，如果给犯罪嫌疑人展示犯罪现场的图片和其他无关的图片，P300信号可以帮助人们分辨嫌疑人是否曾到过犯罪现场。“在2010年时，美国西北大学的研究者就用P300技术做了模拟犯罪现场的测试，正确分辨率高达100%。而这一技术在司法程序上的正式应用，相信也不会太远。 ”

　　连线专家

　　姚乃琳香港大学精神医学系博士

　　名词解释【脑机接口】

　　（brain-computer interface，BCI），有时也称作direct neural interface或者brain-machine interface，它是在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间建立的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接收脑传来的命令，或者发送信号到脑（例如视频重建），但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。

　　来源：北国网-半岛晨报

责任编辑：王巍