斯坦福新发明让瘫痪病人用意念写字

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【大纪元2021年05月21日讯】(大纪元记者李少维编译报导)科学家发现当人们想做任何动作、进行感知、说话,或是做任何事情的时候,大脑都会产生具有特定的规律脑电波。几十年来,科学家一直在研究怎样解读这些电波,把它们和机器连接起来,这样人脑就可以用意念指挥机器做一些事情。

科学家把这样的系统称为大脑-电脑接口(BCI)。这可以帮助瘫痪者做一些事情,或者治疗一些神经或精神疾病。5月12日发表于《自然》(Nature)期刊的一份研究,发明了一套可以利用意念直接在屏幕上打字的系统,是大脑-电脑接口研究领域一项前沿的成果。

有的人因为肢体缺陷无法轻松打字,有的人习惯使用语音输入却因为各种原因无法说话。这套系统都可以帮助他们方便地与他人沟通。

这套由斯坦福大学一个研究组发明的系统,向一位65岁的实验参与者大脑的运动前皮层(premotor cortex)植入大约200个电极读取脑电波。当然不是所有的脑电波都和他们要读取的字母信息相关,所以需要利用一套人工智能软件解读脑电波,找到特定的信息,输出大脑中想像的字母。

研究人员让实验参与者想像要写的字母和单词,这套系统自动就在屏幕上把它们写出来,相当于直接用“意念打字”。

这个研究组以前曾开发过另一套类似的系统。那套系统让使用者利用意念移动屏幕上的光标,通过光标按动屏幕上的键盘上打出字母。这套系统平均每分钟只能打出40个字母。

这套新系统用人工智能软件直接分析使用者想书写的字母,速度提升了很多。参与者平均每分钟可以打出90个字母,这已经很接近普通人的打字速度。普通人在手机上平均每分钟打出115个字母,在键盘上平均每分钟打出190个字母。

实验展示,从参与者开始想像字母到屏幕上打出字母之间的延时大约只有半秒。输出信息的错误率只有5%左右,如果配合自动纠正软件使用,错误率可以降至只有1%。

不过,这是用预先准备好的文字内容进行实验的结果。研究人员进一步尝试让参与者用即时的意念打字,比如用这种方法回答一些问题。

在这种情形下,打字的速度降至每分钟75个字母,配合自动纠正软件使用后错误率仍有2%。但是,研究人员表示这样的效果仍然可以接受,说明这套系统依然可用。

研究者表示这套系统还有很多不完善的方面。首先,目前只对一位参与者进行实验,不知道是不是对所有人都适用。其次,系统解读的字母集比较简单,还不包括数字、大写字母或各种标点符号。最后,这些植入式电极反映脑电波的效果不稳定,大约每周需要校准一次。◇

责任编辑:朱涵儒

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