圖 | 正在參加實(shí)驗(yàn)的帕特·本納特（Pat Bennett）（來源：資料圖）

日前，范超霏和所在團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一款腦機(jī)接口設(shè)備，在AI的幫助之下能將人腦的神經(jīng)活動(dòng)，實(shí)時(shí)解碼為電腦屏幕上的文字，每分鐘可以解碼 62個(gè)英語單詞，創(chuàng)下該類成果目前最快的文字轉(zhuǎn)換速度。

圖 | 研究團(tuán)隊(duì)的部分成員，綠衣服者為范超霏（來源：資料圖）

想象一下如果有一天醒來，假如一個(gè)人發(fā)現(xiàn)自己可以看到和聽到，卻不能說話、也不能指揮自己的身體，那么他會(huì)有多絕望？事實(shí)上，目前有不少人正在這種處境之中。

他們的大腦因?yàn)榉N種原因比如中風(fēng)、脊髓癱瘓、肌萎縮側(cè)索硬化癥等，會(huì)逐漸失去對(duì)身體的控制。這類患者只能通過一些輔助手段來和身邊的人溝通，比如眼球追蹤、腦電波識(shí)別（即非侵入式腦機(jī)接口）等。

雖然這些輔助手段可以讓他們重新與外界溝通，但是溝通速度非常慢，可能一分鐘只能說出幾個(gè)單詞，而正常人一分鐘可以說出160個(gè)單詞左右。

此前的較好成果也只能讓患者每分鐘說出18個(gè)單詞，而且只能使用50個(gè)簡(jiǎn)單的單詞，準(zhǔn)確率也只有 75% 左右。

為了讓該類患者更高效地和外界溝通，學(xué)界一直在嘗試是否有更高效的方法?；诖?，范超霏所在團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種更加直接的方法，即在大腦的特定區(qū)域植入微電極（microelectrode arrays），獲取大腦在說話時(shí)候神經(jīng)元的電信號(hào)，然后把獲得的信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成文字。

此次由范超霏等人研發(fā)的系統(tǒng)，可以讓受試者每分鐘說出62個(gè)單詞，患者可使用的單詞多達(dá)12.5萬個(gè)之多，準(zhǔn)確率也能達(dá)到76.2%。如果只使用50 個(gè)單詞，準(zhǔn)確率則可以高達(dá)90.9%。

相比之前的半侵入腦機(jī)接口比，此次系統(tǒng)有著質(zhì)的提高。相關(guān)論文的評(píng)審專家表示：“無論是在速度上還是在準(zhǔn)確率上，這都是腦機(jī)接口領(lǐng)域的一次重大突破。”

整體來看，此次成果最主要的應(yīng)用場(chǎng)景在于，幫助因?yàn)槟X疾病不能說話的患者重新和外界溝通。

2022 年初，斯坦福大學(xué)神經(jīng)外科負(fù)責(zé)人杰米·亨德森教授正式開展針對(duì)Pat 的實(shí)驗(yàn)。

手術(shù)之前，Jaimie仔細(xì)規(guī)劃了每一個(gè)步驟。整個(gè)手術(shù)歷時(shí)半天，過程很順利。手術(shù)之后大概三周，他們開始采集數(shù)據(jù)。

每周的其中兩個(gè)早上，課題組成員都會(huì)來到Pat家中，他們讓Pat坐在一臺(tái)電腦前，這時(shí)她的大腦數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫娔X。然后，電腦會(huì)把她的大腦信號(hào)實(shí)時(shí)解碼成她想說的話。

由于之前從未有人做過類似實(shí)驗(yàn)，因此整個(gè)數(shù)據(jù)采集過程歷時(shí)好幾個(gè)月，期間也歷經(jīng)了諸多不確定性。

圖 | 范超霏和 Pat（來源：范超霏）

本次實(shí)驗(yàn)中微電極的植入位置，位于大腦的運(yùn)動(dòng)皮層。運(yùn)動(dòng)皮層是大腦生成并控制全身肌肉信號(hào)的地方。而對(duì)于大腦如何控制手和手臂，課題組已經(jīng)有了一定了解。但是，人在說話的時(shí)候需要同時(shí)快速調(diào)動(dòng)嘴部和喉部多塊肌肉，所以揭開大腦產(chǎn)生這種控制復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的信號(hào)的背后原理，可以幫助我們更好地理解大腦的運(yùn)作。而這也將是課題組后續(xù)研究的方向。