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將近二十年前,劉慈欣寫了小說《三體》,創造出一種被稱為三體人的外星生命,它們的大腦是透明的,所有想法都公之于眾,所以他們無法做到隱藏思想,也因此不存在兵法和謀略。
地球人想從三體人手中守護地球,除了依靠毫無經驗的宇宙戰隊和徹底消失的物理學,就只能依靠自己的大腦。
但是,不說話,不作為,你的想法就沒人知道嗎?
這可不一定。
近日,美國德克薩斯大學奧汀分校的研究人員就研究出一種“讀心”術。他們發現,大腦血氧水平依賴性(BOLD)信號包含豐富的語義信息,這些信息以單詞或短語的形式被捕獲。經過特異性訓練的解碼模型可以通過BOLD信號重建連續語言。
這種“讀心”方式經由功能磁共振成像(fMRI),無需入侵大腦,并且具有個體特異性,由本人大腦活動訓練得到的解碼模型只適用于本人。
研究發表在《自然·神經科學》上[1]。
以往的腦機接口試驗已經證實,通過將大腦和外部設備進行連接,我們可以獲得一定的語言信息,實現交流的目的。但是,這種方法需要對受試者進行侵入性神經外科手術,并且使用范圍有限。
相比之下,非侵入性的語言解碼的適用范圍可以更加廣泛,有更廣闊的應用前景。但是現有非侵入性大腦解碼裝置的識別范圍還很小,也很難得到連貫的語言表達信息。
不得不說,想要解碼大腦信息,fMRI是個很好的選擇,最起碼它不需要開顱,也有很好的空間特異性。但是,它所依賴的BOLD信號是個非常夸張的“慢性子”,神經活動反應到BOLD信號上,一次波動(上升和下降)大約需要10秒鐘,對比英語的口語速度,一次信號波動差不多對應超過20個單詞,解碼難度實在是太大了!
解碼模型示意圖
在此次研究中,研究人員設計了新的解碼模型。首先,進行編碼模型訓練,通過記錄受試者聽到故事時的大腦活動,將單詞和短語的語義特征與大腦活動對應。為了能夠識別的語言符合語法規則并實現前后連貫,研究人員利用生成性神經網絡語言模型和定向搜索算法,根據已知單詞預測之后可能出現的語言序列,整個過程不斷進行選擇。
共有3名受試者參與了各自的解碼模型訓練,并用新故事對模型進行了測試。解碼得到的語言序列不僅能夠表達故事的大概含義,而且往往能夠捕獲精確的單詞和短語,充分證明了我們完全有可能從BOLD信號中恢復細粒度語義信息。