機器“讀心術(shù)”

袁斯來

在今年4月的F8開發(fā)者大會上，F(xiàn)acebook宣布要研發(fā)一項“大腦打字”的黑科技：無需任何植入式硬件，只要帶上一個傳感器，用戶就能通過腦電波直接“打字”，速度能比現(xiàn)在在智能手機上打字快4倍。

“除了你腦子里的幾個立方厘米以外，沒有東西是屬于你自己的?！敝姆礊跬邪钚≌f《1984》中的這句話，似乎已有點不適用了?；蛟S在不遠的未來，人們的心理狀態(tài)，包括隱藏的意圖，甚至是夢的畫面，都會以一個更加精確、分辨率更高的形式被“讀取”出來。

雖然Facebook并沒有說明“大腦打字”的技術(shù)具體將如何實現(xiàn)，但其實讀取腦電波這種技術(shù)早已應(yīng)用到了一些現(xiàn)實場景中。2008年在印度的馬哈拉施特拉，14歲的阿迪提·沙瑪被控謀殺了前未婚夫巴拉迪。法庭上，她堅持自己是無辜的，但在一場測試后，法官毫不猶豫地判處她有罪。

出賣沙瑪?shù)木褪撬哪X電波。在一個沒有窗戶的小房間，沙瑪?shù)念^部被放置了32個感應(yīng)器。調(diào)查人員向她大聲讀出一系列和犯罪事實相關(guān)的話—“我和巴拉迪在麥當勞見了面”“我買了砷”。沙瑪雖然一言不發(fā)，但她的大腦會根據(jù)這些信息發(fā)出一種名為“P300”的信號，這成了她的犯罪證據(jù)。人類大腦活動的波動，在特定的行為下?lián)碛刑囟ǖ男盘柲Ｊ?，像指紋一樣獨一無二。當人們接觸到自己熟悉的人或事時，腦中就會產(chǎn)生“P300”信號。一旦它出現(xiàn)，就說明沙瑪熟悉買毒藥、和未婚夫碰面的情景。

而最近幾年，神經(jīng)科學領(lǐng)域則開始研究怎樣直接“讀取”人類的思想。這項技術(shù)將更為復雜。

科學家使用的儀器是功能性磁共振成像儀，從1990年代起，這種儀器就在醫(yī)療上投入使用，主要用于定位大腦的功能區(qū)。

大腦的神經(jīng)細胞活躍時，會消耗氧氣，這些氧氣由附近的微血管和紅血球中的血紅素運送過來。在這個活躍區(qū)域，血流速度、方向都會改變，含有氧氣的帶氧血紅素會增加，同時沒有氧氣的去氧血紅素會減少，這兩種血紅素比例的變化被稱為“血液氧飽和水平檢測”（簡稱BOLD）。

功能性磁共振成像儀的成像單位是體素，類似于照片的像素，掃描出的三維圖像被分割成無數(shù)個小立方體，每一個體素都附帶BOLD信號。一旦人們開始思考，大腦中某部分富氧血紅素濃度上升，BOLD信號就會增強。不同的體素會負責不同功能，當人看到一只狗時，分辨形狀的體素會活動起來，在腦中描繪出“狗”的形狀，至于“上色”這個命題，就要交給另外負責辨別顏色的體素了。當這兩個區(qū)域同時活躍時，說明這個人看到了一條白色的狗。

所以，現(xiàn)在的“讀心術(shù)”實際上就是對BOLD信號的分析。它連接著我們腦中的影像和現(xiàn)實世界。

美國伯克利大學的教授杰克·格蘭特做的就是“神經(jīng)解碼”工作，而時下最熱門的機器學習技術(shù)也為其提供了幫助。

格蘭特和學生西本真治在一項實驗中讓3個受試者躺在功能性磁共振成像儀里，觀看一系列彩色自然主題的紀錄片。兩個小時后，儀器會記錄下他們大腦反應(yīng)不同畫面時的體素的BOLD值。這些數(shù)據(jù)輸入電腦中，和影片里的顏色和移動形狀匹配，形成了初級的“反應(yīng)模型”。接下來，西本真治用了網(wǎng)上隨機找到的5000多個小時的視頻訓練它，讓模型“知道”人們在看到類似色彩和形狀時，大腦中的活動是怎樣的。

當被試者看到一段新視頻時，新的BOLD信號傳回電腦，模型將它們和已有的反應(yīng)數(shù)據(jù)匹配，就能“復現(xiàn)”這段視頻。甚至當屏幕左右同時出現(xiàn)兩頭運動的大象時，模型都能識別出來。

不過，通過大腦信號對應(yīng)“復現(xiàn)”的視頻內(nèi)容會丟失細節(jié)。原始視頻中是兩頭大象慢慢走過沙漠，復現(xiàn)視頻里就只能看到一條正在移動的黑色條狀物。至于人臉，只能看出個形狀，而五官則模糊不清。

原因很簡單—人心難測。人類的大腦中，有1000億個神經(jīng)元，幾乎等于銀河系中恒星的數(shù)量。視覺皮層部分從V1到V5分為5層，其中最初級的V1層就含有3億個神經(jīng)元，格蘭特的研究還停留在這一層次。它只負責刺激視覺神經(jīng)，告訴人們眼前有東西，至于看見物體之后會引起的什么樣的思考，產(chǎn)生何種回憶和感情，還遠遠超出現(xiàn)在的研究能力。“我們現(xiàn)在的重建還是有局限性，尤其是在對時間和空間問題的解決上，沒法特別精準。”西本真治對《第一財經(jīng)周刊》說。

但這已經(jīng)是一個里程碑式的進展。格蘭特表示：“只要我們擁有好的儀器來監(jiān)測大腦活動，并且建立了合適的大腦計算模型，原則上我們將可能解碼諸如夢境、記憶和表象等心理加工過程的視覺內(nèi)容。”

除了對視覺的“神經(jīng)解碼”，使用功能性磁共振成像儀讓“盜夢”也已經(jīng)成為了現(xiàn)實。

日本ATR腦情報研究所的崛川友慈等人就做過一個實驗，他們讓3個受試者連續(xù)10天睡在功能性磁共振成像儀機器中，在淺度睡眠時做完夢叫醒他們，再讓受試者口頭描述自己夢中的場景。

這樣來回“折磨”受試者200次后，崛川友慈團隊獲得了一系列斷斷續(xù)續(xù)的對夢境的描述，以及測試者的功能性磁共振成像儀圖像和腦電波記錄。他們將這些描述錄入到一個語義數(shù)據(jù)庫中，把同義詞歸類，最終整理出了60多個關(guān)鍵詞。再通過機器學習，將成像儀圖像和腦電波數(shù)據(jù)與關(guān)鍵詞一一對應(yīng)，當受試者的腦部出現(xiàn)“人”的信號時，計算機就能預(yù)判，受試者的夢中很可能會有一張人臉，據(jù)說，準確率已達到60%。

但同樣，這種讀夢術(shù)也還比較初級，計算機給出的結(jié)果是“人”“食物”這樣的關(guān)鍵詞，究竟夢見的人長什么樣就沒有辦法具體描繪了。

“無論是對夢境的記錄還是對視覺影像的復制，都讓人看到了‘讀心的可能性。未來的研究方向除了提高準確度和反應(yīng)速度，還可能理解這些圖像背后的語義，靠著人工智能，這也許很快就能實現(xiàn)了。”巴塞爾大學的神經(jīng)學博士Marcello Ienca對《第一財經(jīng)周刊》說。

已經(jīng)有公司看到了“讀心術(shù)”蘊含的商機。除了Facebook，美國的兩家公司Cephos in Pepperell和No Lie MRI還開始使用功能性磁共振成像儀測謊，它們宣稱準確率能達到90%。

當然，這些技術(shù)公司進入腦神經(jīng)科學的研究領(lǐng)域，也引發(fā)了人們對于隱私的擔憂?！氨热纾烤箤θ四X的掃描能不能作為呈堂證供？如果我的神經(jīng)連接設(shè)備被黑客攻擊了怎么辦？”Ienca說，“人類對于自身的了解需要腦神經(jīng)科學不斷發(fā)展，但隨之而來這些問題也不能回避。”

人類技術(shù)已大大改變了周遭的物理世界，下一步，將被技術(shù)改變的或許就要輪到我們自己的大腦了。