音頻科普：直接讀取大腦中的想法可行嗎？


將大腦中的神經(jīng)活動直接表現(xiàn)為可被外界讀取的信號（圖片來源：pixabay）
　　直接讀取大腦中的想法，將其轉(zhuǎn)化為可播放的語音，這聽起來似乎是一個非?！翱苹谩钡母拍?。然而事實上，在尖端的醫(yī)療和工程領(lǐng)域，這項技術(shù)已經(jīng)取得了相當(dāng)程度的進(jìn)展。試想一下，如果能夠完全實現(xiàn)并順利推廣這項技術(shù)，將大腦中的神經(jīng)活動直接表現(xiàn)為可被外界讀取的信號，那么對于過去無法正常進(jìn)行表達(dá)與交流的患者來說，例如長期受到失語癥、溝通障礙等問題困擾的人群，無疑是一個能夠重新獲得語言能力的好消息。
　　最近，哥倫比亞大學(xué)的研究團(tuán)隊就有了一個關(guān)于這項技術(shù)的新發(fā)現(xiàn)。這項研究已經(jīng)被發(fā)表在《科學(xué)報告》雜志上，研究人員認(rèn)為，從人的大腦活動中提取內(nèi)容，再借助外界手段重新構(gòu)建出語音信息，這類技術(shù)是完全可行的。文章中研究人員描述了他們具體的實驗過程，和對實際應(yīng)用的看法。

過去研究常常忽視合成語音被正確識別的可能性（圖片來源：參考文獻(xiàn)）
　　哥倫比亞大學(xué)的研究團(tuán)隊對五名癲癇患者進(jìn)行了有關(guān)的測試。研究人員借助患者大腦在正常的治療過程中已經(jīng)植入的電極，收集了此次研究所必要的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)主要包括患者在聽到具體的聲音、信息或者一些故事時，大腦產(chǎn)生的反應(yīng)與活動情況。研究團(tuán)隊利用深度學(xué)習(xí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析，匹配了各種聲音與患者大腦活動之間的關(guān)系。在機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)的幫助下，整個過程相對于傳統(tǒng)實驗方法來說更加智能、高效和準(zhǔn)確，并且能夠?qū)δ：?、難以辨別的情況做出模擬與判斷。
　　文章中說明，在完成這套識別系統(tǒng)后，配合聲碼器，就能夠?qū)⒒颊叩拇竽X活動“翻譯”成語言。就目前而言，系統(tǒng)會智能地分析患者大腦中的神經(jīng)數(shù)據(jù)。當(dāng)患者接收到外部聲音后，反應(yīng)所產(chǎn)生的神經(jīng)信號會被系統(tǒng)讀取，系統(tǒng)依照之前的機(jī)器學(xué)習(xí)判斷出具體的聲音，再由聲碼器合成人工語音，最終這個語音即反映出患者最初聽到的聲音。利用深度學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，即使是系統(tǒng)從未見過的神經(jīng)活動，它也能夠迅速做出反應(yīng)，匹配出盡可能接近的語音內(nèi)容。
　　在過去類似的研究中，研究人員常常忽視這些合成語音被正確識別的可能性，經(jīng)常會有形成聲音但是沒有具體含義的情況出現(xiàn)。因此，此次哥倫比亞大學(xué)的研究團(tuán)隊還進(jìn)行了另一項實驗進(jìn)行驗證。研究團(tuán)隊讓另一組人員聽取由聲碼器合成的人工語音，測試這些經(jīng)過信號轉(zhuǎn)化并通過智能學(xué)習(xí)生成的聲音是否能夠被理解。測試結(jié)果顯示，大約75% 的單詞都能夠被正確辨認(rèn)。研究人員表示，整個過程非常像和蘋果Siri之類的人工智能進(jìn)行語音交互，事實上兩者也確實存在類似的技術(shù)。

研究人員希望實現(xiàn)長句以及復(fù)雜句式的表達(dá)（圖片來源：pixabay）
　　不過需要說明的是，這項研究是通過大腦中感知聲音的部分來讀取大腦活動的，而非直接在生成語言的大腦區(qū)域里進(jìn)行。簡單來說，就是讀取的過程本身也是一個間接的過程，不是直接的“所想即所得”。因此，這套系統(tǒng)和聲碼器尚未能夠做到完全正確表達(dá)出患者所想這樣的功能。但是，這種重現(xiàn)大腦所接收聲音的技術(shù)，毫無疑問也是在這個領(lǐng)域里的一項重大突破。這也顯示出未來它還有更大的提升空間與發(fā)展前景。
　　盡管目前這項技術(shù)還是僅僅能夠合成非常簡單的詞組，但是研究人員已經(jīng)著手進(jìn)行改進(jìn)，他們接下來的目標(biāo)就是實現(xiàn)長句以及復(fù)雜句式的表達(dá)。研究團(tuán)隊最終的目的，正是實現(xiàn)讓患者能夠通過外界的協(xié)助，正確無誤地表達(dá)出想說但無法說出的話。通過這項技術(shù)帶來的力量，讓失去聲音和語言表達(dá)能力的患者不再感到恐懼與絕望。



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