腦機接口技術讓科幻變現實

    中風18年失語患者重新“說話”

    美國加州大學的科學家們在腦機接口(BCI)領域取得了重大進展，他們開發了一種設備，能夠實時將關於語言的思維轉化為可以說出口的話語。這項創新的工作解決了一個關鍵問題，即延遲。長期以來，這種延遲一直阻礙着現有技術為有語言障礙的人提供及時有效的溝通。

    美國加利福尼亞大學三藩市分校領銜的研究團隊在一名四十七歲因中風失語的女性患者(Ann)身上測試了這項新技術，她已失語十八年，研究者將設備植入患者大腦的語言中樞，借助電極記錄了她在腦海中默念句子時的大腦活動，並使用其中風前的聲音樣本構建了語音合成器，還原出她的聲音。隨後研究人員利用人工智能模型將神經活動轉化成語音單元播放出來。

    在研究中，患者從屏幕上出現的一組由一千○二十四個單詞和五十個短語組成的句子中默念出一百個句子。腦機接口設備從她開始默念句子的前五百毫秒起，每八十毫秒捕捉一次她的神經信號，每分鐘可“讀出”四十七到九十個單詞（自然對話的語速約為每分鐘一百六十個單詞），使其能更接近自然語速。

    與早期技術需等待用戶思考完整句才能生成語音不同，經改進的腦機接口系統可在三秒內同步完成對患者所思考語句的實時解析與語音轉化，而患者此前所用的輔助通信設備完成這一過程需要超過二十秒。

    研究人員說，這一工作原理類似於會議或電話的實時轉錄系統。快速的語音解碼能力有望使患者跟上自然語速，採用患者本人的聲音樣本還將顯著提升合成語音的自然度。

    “植入設備將她想要說話的意圖轉化為流利的句子，”論文的共同作者戈帕拉 · 阿努曼奇帕利說。這項研究已發表在《自然神經科學》雜誌上。

    阿努曼奇帕利表示，這個設備的工作原理和現有的實時轉錄系統很相似，都是把一種信號轉換成另一種形式。但它更先進，因為它可以直接從大腦信號中獲取信息，幫助那些無法說話的人重新獲得交流的能力。

    據悉，這個植入設備本身位於大腦的語言中樞，可以更好地“收聽”大腦信號，這些信號會被翻譯成組成句子的語言片段。阿努曼奇帕利稱這是一種“流式處理方法”，每八十毫秒的語言片段就會被發送到錄音設備中，可以大大改善交流的流暢性。“它不會等到一句話說完才處理，而是在說話的過程中實時處理。”

    不過，與自然對話相比，新腦機接口設備的運行仍有相當大的延遲。研究人員說，儘管該設備仍處於實驗階段，但他們希望未來它能幫助那些無法說話的人重新獲得表達能力。

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