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科学家研发首个AI“读心头盔”

2023-12-15 04:03:23大公报
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图:AI模型将脑电图翻译成文字。|网络图片

  综合《每日邮报》、EurekAlert网站报道:澳洲悉尼科技大学的科研团队日前研发出了世上首个能够“读心”的头戴式智能设备,通过运用人工智能(AI),解码人脑中无声的想法,并将其翻译为文字。研发者表示,该技术可以帮到因中风或瘫痪等疾病而无法发声的患者。虽然目前翻译的准确率约为40%还有待提高,但相较同类智能设备,“读心头盔”更加便宜、便捷,标志着神经科学和AI技术相结合的重大突破。

  该研究由悉尼科技大学GrapheneX-UTS“以人为本”人工智能(HAI)中心主任杰出教授CT Lin领导,已在29名参与者身上进行过试验。所谓“读心头盔”是一种便携式、非侵入性的系统,通过记录并翻译使用者的脑电图,将思维转化为文字,可以帮助因疾病或受伤而无法说话的人进行沟通。除此以外,它还可以实现人与机器之间的无缝通讯,可用于例如操作仿生手臂或机器人,人类操作者只需要使用意念,就能控制机器的行动。

  更擅长匹配动词

  在研究团队发布的演示视频中,参与试验的人戴着“读心头盔”,被要求在脑中想“下午好!我希望你一切都好。我先来一杯卡布奇诺,再加一杯浓缩咖啡。”参与者面前的屏幕上随即出现了AI生成的句子:“下午好!你还好吗?卡布奇诺,加杯,浓缩咖啡。”内容与人脑所想匹配性很高。

  在头盔“读心”的过程中,研究人员开发的AI模型DeWave起到了关键的“翻译官”作用。该AI模型可利用基于BERT模型(语言表征模型)大量脑电图资料的大型语言模型,结合BERT的双向上下文以及ChatGPT的从左向右解码器,将人的脑电图分割成不同单元,捕捉大脑的特定模式,再将脑电图信号翻译成词语和句子。

  本项研究已被选为于12日在美国新奥尔良举行的神经信息处理系统大会(NeurIPS)焦点论文。该会议聚焦机器学习和计算机神经科学领域,是顶级的年度学术会议。

  目前,“读心头盔”翻译的准确率约为40%。研发团队认为这是因为当大脑在处理字词时,语义相似的词语可能会产生相似的脑电波模式。目前研究人员正努力作出改进,使其能够达到与传统语言翻译或语音识别程序相当的准确率水平,即接近90%。

  研究人员指出,该技术使用的AI模型更擅长匹配动词,而对于名词的匹配仍存在一些问题。当涉及到名词时,AI模型出现了以同义词替代原词,而非进行精确翻译的趋势。例如AI会将人脑中所想的“作者”一词直接翻译为“人”。

  即戴即用无需手术

  在此之前,将大脑信号翻译成文本的技术,要么需要通过手术在大脑中植入电极,例如马斯克旗下科企Neuralink开发的脑机接口;要么需要在体积庞大且昂贵的核磁共振成像仪中进行扫描,普及难度较大。而本项新技术只需要一个简单的头盔,就可以读取使用者的想法。

  CT Lin指出,“读心头盔”所用的是首项将离散编码技术纳入大脑─文本翻译过程的技术,引入了一种创新的神经解码方法,与大型语言模型的整合为神经科学和AI结合发展开辟了新的领域。他表示,“读心头盔”的研究代表了将原始脑电波直接翻译成语言的开创性努力,标志着该领域的重大突破。

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