用意念快速精準打字！腦機介面領域又扔出了一個重磅

昨天下午，《麻省理工科技評論》重磅發布了2017年全球十大突破性技術，再次受到社會各界的高度關注。這場年度技術盛宴，全面的呈現了未來技術的發展方向，以及我們的生活必然會面臨的深刻變革。

幾乎毫無懸念，以強化學習（Reinforcement Learning，RL）為代表的人工智慧位列第一。雖然大家知道AI以戰勝圍棋高手的AlphaGo居多，但是這種底層技術的革新，給醫療領域也帶來了翻天覆地的變化。具體內容可參見，「巨變端倪：人工智慧在醫療影像診斷領域全面爆發｜奇點猛科技」。此外，醫療領域還有這幾年頗熱的基因治療，以及去年下半年轟動全球的細胞圖譜計劃（偉大的征程：為人體40萬億細胞繪製【基因谷歌地圖】丨奇點猛科技）。

細胞圖譜計劃（圖：Broad Institute）

還有一項是奇點網一直在關注、一直在推文章（這不是科幻大片，這是過去一年「腦機介面」領域的重磅突破），卻一直很少有人關注、火不起來的「腦機介面」（Brain-computer interface，BCI）。奇點網一直認為這是一個充滿科幻色彩的領域，雖然現在它主要用在癱瘓人的身上，但我們認為它未來的應用前景卻不僅限於醫療領域，它的想想空間是無限的。這一次《麻省理工科技評論》跟我們站在了一起。

說來也巧，就在昨天《麻省理工科技評論》發布2017年全球十大突破性技術榜單的時候，斯坦福大學電氣工程教授Krishna Shenoy和神經外科教授Jaimie Henderson聯合在著名開源期刊《eLife》上發表「腦機介面」重要臨床研究論文，他們成功讓三名受試癱瘓者通過簡單的想像精準地控制電腦屏幕的游標，這三名癱瘓患者成功通過想像在電腦屏幕上輸入了他們想說的話，其中一名患者可以在1分鐘之內平均輸入39個字母，約合8個單詞(1)。據論文報道，這是世界上首次通過「腦機介面」實現如此快速精準的字元輸入。

對於一些嚴重的癱瘓患者而言，由於神經受損，他們喪失了運動能力。在科技飛速發展的今天，這些患者喪失的不僅是現實的世界，也與那個大部分人都生活在裡面的虛擬的網路社交世界斷絕了關係。畢竟現在我們的交流大部分都是通過，郵件，微信，QQ等之類的通訊工具完成的。雖然現在有語音輸入，但是癱患者如何才能進入智能設備的語音輸入界面？這也是個難題。

近幾年基於「腦機介面」的讓癱瘓患者控制自己的手臂，或者機械手臂也取得了不小的進展，然而，從目前的患者表現來看，要想精準操作手機和平板電腦等智能設備，恐怕還有較大的困難。Shenoy和Henderson教授就是要用「腦機介面」解決癱瘓患者的人機交互問題。

據斯坦福大學報道，Shenoy的外公是一名多發性硬化患者，癱瘓近40年，還在很小的時候，Shenoy就想著如何去幫助他。這也是Shenoy一路走來，進入神經學領域的主要原因。與其他「腦機介面」研究人員思考方向不同的是，Shenoy想的更多的是如何幫助癱瘓患者恢復交流和通信的能力。

在Shenoy看來，我們與智能設備的交互大多是大腦控制手指，最終通過指尖的點擊完成的。癱患者失去了對手的控制，如何繞過手是Shenoy思考的最多的。在加入斯坦福大學之後，Shenoy與Henderson展開了長達十餘年的合作，他們笑稱這是科學和醫學的聯姻。攻克了一個有一個難題。

連接到BrainGate上的硅晶元（圖：Brown University）

配合這個設備，Shenoy設計了一套解碼神經細胞發射出來的複雜電信號的演算法，通過這套演算法，研究人員可以通過監測神經細胞激活狀態，確定人體想要完成的動作。

接下來要做的事情就是在患者身上校準這套演算法，畢竟神經細胞的活動也是因人而異。在Shenoy與Henderson招募的三名患者中，有一個叫Dennis Degray的64歲男性，他在2007年因為意外摔倒導致高危截癱。「我感知不到脖子以下的任何東西」，Degray說。

2016年，Degray決定放手一試，Henderson在Degray的大腦里植入電極。研究人員讓Degray盯著屏幕上的游標看，游標每點擊一次，他們就在腦子裡想像這是他們自己動手點擊的，這樣腦機介面中的晶元就可以捕捉大腦的神經活動，校準每一個動作對應的神經信號。

經過一段時間的訓練，Degray已經可以通過BrainGate精準的控制屏幕上的游標，並不斷點擊相應的字母，完成一句話。據論文報道，Degray是三名患者中表現最好的那個，他平均在一分鐘之內可以輸入39個字母。

「我們這個臨床研究的成功，意味著腦機介面在改善癱患者的生活質量上又實現了一個重要的里程碑」，Henderson說。Shenoy與Henderson希望，在未來的幾年裡，他們這種軟體可以在包括智能手機和便攜電腦上運行。如此看來，在這個觸屏時代，通過這套方法，完全可以實現癱患者和智能設備的人機交互。

實際上，目前利用BrainGate展開研究的科研團隊非常多，他們不僅在研究如何通過BrainGate控制屏幕上的游標，還有機械手臂，輪椅，甚至是自己的四肢。在這個即將進入萬物互聯的時代，只要能將大腦與一台智能終端連接，基本就可以實現對家中所有智能設備的控制。

《麻省理工科技評論》認為，在未來的10-15年，基於腦機介面技術，醫學可以給癱瘓者新生。我們認為，到那個時候，即使患者不能正常站立行走，在生活上也很少會遇到困難了。

相關資料：

1.Pandarinath C, Nuyujukian P, Blabe CH, Sorice BL, Saab J, et al. 2017. High performance communication by people with paralysis using an intracortical brain-computer interface. eLife 6:e18554

2.http://med.stanford.edu/news/all-news/2017/02/listening-in-on-the-brain-a-15-year-odyssey.html

3.http://med.stanford.edu/news/all-news/2017/02/brain-computer-interface-allows-fast-accurate-typing-by-people-with-paralysis.html