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腦電波翻譯成句子錯(cuò)誤率低于3%,實(shí)現(xiàn)專業(yè)級(jí)轉(zhuǎn)錄

獨(dú)愛(ài)72H ? 來(lái)源:鎂客網(wǎng) ? 作者:鎂客網(wǎng) ? 2020-04-02 16:25 ? 次閱讀

(文章來(lái)源:鎂客網(wǎng))

在腦機(jī)接口賽道上,此前國(guó)內(nèi)清華大學(xué)腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)讓人們成功通過(guò)外接設(shè)備實(shí)現(xiàn)“腦電波打字”,浙大團(tuán)隊(duì)也借助顱內(nèi)腦機(jī)接口設(shè)備讓中風(fēng)患者控制機(jī)械臂做到喝可樂(lè)等。而現(xiàn)在,最新《自然·神經(jīng)科學(xué)》的一篇論文顯示了腦機(jī)接口領(lǐng)域的一項(xiàng)新突破,來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校的神經(jīng)外科教授Edward Chang及其同事,讓機(jī)器能夠?qū)⒛X電波信號(hào)直接翻譯為文字語(yǔ)句,意味著人不張口就能“說(shuō)出”心中所想。

在Edward Chang的研究中,他們分別將用以檢測(cè)癲癇的電極植入到4名受試者的顱內(nèi),這些電極會(huì)將他們大聲讀出句子時(shí)的神經(jīng)活動(dòng)記錄下來(lái)。之后,這些記錄會(huì)被添加到一個(gè)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,繼而將規(guī)律性出現(xiàn)的神經(jīng)特征表現(xiàn)出來(lái),該特征可能與言語(yǔ)的重復(fù)性特征(元音、輔音或發(fā)音器官接受的指令等)相關(guān)。緊接著,另一個(gè)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)行逐字解碼,最后形成一段句子。

Edward Chang及團(tuán)隊(duì)在文中介紹稱,他們通過(guò)該機(jī)器翻譯方法解碼并轉(zhuǎn)換神經(jīng)活動(dòng)的錯(cuò)誤率低至3%,已經(jīng)能夠媲美于專業(yè)級(jí)言語(yǔ)轉(zhuǎn)錄。此外他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn),如果利用某人的神經(jīng)活動(dòng)和言語(yǔ)對(duì)循環(huán)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練后,再在另一名實(shí)驗(yàn)者身上進(jìn)行訓(xùn)練,最終的解碼結(jié)果會(huì)有所改善,這意味著這一方法在不同人員之間或?qū)?shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移。

可以預(yù)見(jiàn),當(dāng)這一成果被用于臨床,那些失語(yǔ)者以及中風(fēng)患者等群體,將能夠借助腦機(jī)接口技術(shù)重新正常發(fā)聲,在不開(kāi)口的前提下,擺脫手語(yǔ)等輔助表達(dá)。另外,如果再配以一個(gè)搭載自然語(yǔ)言處理技術(shù)的揚(yáng)聲器系統(tǒng),該類群體也能夠通過(guò)語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)交流。

腦機(jī)接口是前沿科研之一,不僅吸引了Facebook等企業(yè)和資方的關(guān)注,也成為創(chuàng)業(yè)熱門領(lǐng)域之一。就在前不久,馬斯克的腦機(jī)接口創(chuàng)業(yè)公司Neuralink已經(jīng)取得了新的突破,發(fā)布了“腦后插管”的新技術(shù),聲稱能夠通過(guò)一臺(tái)神經(jīng)手術(shù)機(jī)器人,像微創(chuàng)眼科手術(shù)一樣安全無(wú)痛地在腦袋上穿孔,并向顱內(nèi)植入芯片

具體到研究項(xiàng)目,“腦電波轉(zhuǎn)換成文字”是重點(diǎn)領(lǐng)域之一,涉及兩個(gè)研究方向,一個(gè)方向?qū)W⒂诳刂疲硪粋€(gè)方向?qū)W⒂谵D(zhuǎn)換。在“控制”這一賽道上,團(tuán)隊(duì)會(huì)在與腦機(jī)接口系統(tǒng)連接的電腦中設(shè)置一個(gè)輸入法,繼而利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)受試者顱內(nèi)電極所捕捉的腦電波信號(hào)進(jìn)行解析和轉(zhuǎn)換,讓受試者能夠?qū)崿F(xiàn)“腦電波打字”,通過(guò)控制鍵盤輸入來(lái)表達(dá)自己內(nèi)心所想。

只不過(guò),相比于人們自然交流的語(yǔ)速,這類通過(guò)大腦控制打字的方法顯得非常低效。相比于“控制”,“轉(zhuǎn)換”在難度上則高得多。包括馬金團(tuán)隊(duì)在內(nèi),諸如Facebook等企業(yè)和高校團(tuán)隊(duì)也在致力于這方面的研究,意圖通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,將顱內(nèi)電極所捕捉的信號(hào)直接解碼并轉(zhuǎn)換為文字或語(yǔ)音。

在速度上,這類方法有可能達(dá)到人類正常水平。就在Edward Chang及團(tuán)隊(duì)于去年發(fā)布的一個(gè)研究成果中,他們已經(jīng)讓AI能夠以每分鐘150個(gè)詞的速度將人類的腦電波轉(zhuǎn)換成語(yǔ)言。從臨床意義上來(lái)看,這類腦機(jī)接口技術(shù)對(duì)部分群體帶來(lái)的利好是肉眼可見(jiàn)的。而在更廣范圍內(nèi),“腦電波轉(zhuǎn)換成文字”能夠帶來(lái)的效益遠(yuǎn)不止于此。

智能家居為例,從最初的手動(dòng)開(kāi)關(guān)到現(xiàn)在的語(yǔ)音交互,這一場(chǎng)景下的控制方式已經(jīng)從動(dòng)手變成動(dòng)口。但在更多人所暢想的場(chǎng)景中,他們甚至已經(jīng)不想再動(dòng)口,而是希望當(dāng)自己腦海中出現(xiàn)某一個(gè)念頭的時(shí)候,腦機(jī)接口系統(tǒng)能夠?qū)⑿盘?hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)器可理解的文字,繼而所涉及的家電等設(shè)備主體能夠在時(shí)間上無(wú)縫銜接,執(zhí)行人們腦海中的指令。

不過(guò)這里需要注意的是,目前的腦機(jī)接口研究項(xiàng)目中,在獲取腦電波信號(hào)環(huán)節(jié),研究員們所采取的措施還是以顱內(nèi)電極為主。

不可否認(rèn),這一方式能夠更為精準(zhǔn)的獲取腦電波信號(hào),從而方便接下來(lái)的信號(hào)解碼和轉(zhuǎn)換等。不過(guò),就商業(yè)落地而言,雖然這類技術(shù)取得的成果是有目共睹的,但是諸如安全、倫理等問(wèn)題也是事實(shí)存在的,距離更大范圍應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路。相比之下,更多創(chuàng)業(yè)公司選擇外接腦機(jī)接口設(shè)備,犧牲部分準(zhǔn)確性,提高安全性。隨著腦機(jī)接口技術(shù)不斷取得突破,并尋找到可落地場(chǎng)景,想必腦機(jī)接口將迎來(lái)新一波熱度。

(責(zé)任編輯:fqj)

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