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脑机接口研究新突破，把心里话转换成语音播放

百家作者：爱范儿 2019-04-28 10:53:22

如何让大脑思路清晰但患有失语症的人正常说话？现在有了新的研究成果。

近日，加州大学的研究人员在《自然》杂志上发表的研究成果表明，他们所研发的人类语音合成系统，可以解码人类下颌、喉咙、舌头、嘴巴等发音部位的生物信号，最终合成受试者想要说的话。

也就是说，这个脑机接口系统可以将脑活动转化为语音，脑袋里的意念不用自己动嘴说，可以借助机器合成的语音表达出来。

类似的研究早前也有人做过，主要是将脑活动直接解码为语音。此次研究的突破之处在于解码过程分成了两步，并降低了语音失真率。

第一步，声道、舌头、嘴唇等发音部位的运动由大脑控制，为了获得该过程脑信号与肌肉运动的关联，他们训练了一个 RNN 神经网络对这个过程进行深度学习。

第二步，把发音部位的运动，转换成合成的语音，这一步也使用了一个 RNN 神经网络。

有业内人士认为，该项研究可以帮助因疾病丧失语言功能的人，其中包括肌萎缩侧索硬化、中风等失语症患者。

著名科学家史蒂芬 · 霍金患有肌萎缩侧索硬化，数十年间委身于狭窄的轮椅，患病后的他曾通过单个按键的鼠标操作电脑打字，后来手部肌肉衰弱变，利用眼镜上的红外探测器识别眼球和肌肉的运动，最后通过语音合成器读出文本。

这种用残余肌肉控制机器打字的方式，虽然可以帮助患者对外表达，但速度很有限。要想让失语症患者能够流畅地表达，借助脑机接口和机器学习技术合成语音是一个有效的方向。

脑机接口（BCI，Brain Computer Interface）的相关研究从二十世纪八十年代就已经开始了，至今超过 30 年。

脑机接口技术主要是从大脑等神经中枢中提取特定的生物电信号，依据现有的认知神经科学理论进行解码，在与外部系统建立联系和沟通。可以让人与机器之间的协作达到「人机合一」的境界。

2004 年，布朗大学研发的 BrainGate 系统被植入到 13 个瘫患者大脑的运动皮层中。这个系统可以监测植入者的神经元，如果被植入者想要做出移动手臂等动作，大脑中的神经元就会释放电信号，BrainGate 再将这些电信号解码传送到人体外的系统。

BrainGate 已经让一个四肢瘫痪的女士在无看护的情况下喝到饮料，还让另一个四肢瘫痪的女士在飞行模拟器上驾驶 F-35 战斗机。

俄罗斯亿万富豪伊茨科夫于 2011 年创立了一个名为「俄罗斯 2045」的计划，企图打造人类的「不死之身」。这个计划有个基金的时间表：到 2020 年，要实现人脑对机器人「化身」的遥控；到 2025 年，要把人脑移植到机器人身上；到 2035 年，要破解人类大脑之谜，打造出「人造大脑」；到 2045 年，要创造出真实版的全息「虚拟人」。

这个人类永生计划的技术关键，就是脑机接口。

就目前而言，像《黑客帝国》或者《阿凡达》这些科技电影所呈现的脑机接口技术依然很遥远，不过这项技术已经逐渐在临床上用于恢复人体部分功能丧失。