Popular science work
這一科研成果的發布，再次將“腦機接口”這一熱詞納入公眾視線，引發了大眾尤其是特殊人群對“人機對話”的無限憧憬和熱切期待。
科幻場景成為現實
“‘手寫腦機接口’技術從各個環節增強了‘打字’的準確度和加速度，讓很多科幻大片中才有的場景變為現實。”近日，哈爾濱工業大學儀器科學與工程學院生物體傳感技術課題組曹天傲博士在接受記者采訪時表示。
提到“腦機接口”技術的應用，人們常常想到史蒂芬·威廉·霍金——科學界神一般存在的物理天才。有誰能想象到，“漸凍癥”讓其只靠著唯一能動的雙眼和3根手指與外界聯系，艱難地描繪他的偉大物理學夢境。在許多科學家的幫助下，霍金也曾嘗試過一段時間的“眼動追蹤技術”和“腦電波識別術”，但都因不習慣以及疾病逐步惡化而放棄。
如果在今天，“手寫腦機接口”技術有望讓像霍金一樣癱瘓、失語的患者“恢復”快速精細的動作，靠著意念快速打字交流，從而重新找回聯系外界的“路徑”。
腦機接口連通“信息孤島”
人的大腦，無時無刻不進行著各種各樣的復雜神經活動，大腦就是“司令部”，發出最原始的第一手信息，肢體則是下屬各個“兵團”，負責執行大腦的命令，完成對應的任務。
曹天傲表示，正常人可用各種方式向周圍的人表達其心意，但是癱瘓患者、失語病人以及其他各種各樣表達有困難的群體卻很難做到，他們猶如被流放到了“信息孤島”上。“腦機接口技術，即通過直接探究大腦運轉時內部的神經細胞簇的活動，從源頭上獲知‘司令部’發出的最原始的第一手信息，其原理是不同的思想活動對應不同的神經細胞簇的活動。只要能識別出神經細胞的放電模式，就能判斷出對應的思想活動軌跡，實現對被試者大腦活動的破譯工作。”
在此之前，腦機接口技術已經成功幫助癱瘓患者做簡單的動作。繼馬斯克公司在今年4月向公眾展示猴子用意念玩游戲后，腦機接口研究便被癱瘓病人寄予了更大期望。當前，最新的專門用于打字的腦機接口技術更為靈活，使癱瘓病人的打字交流速度明顯加快，且無須視覺提示，不占據用戶的視覺注意力，對大腦損害小。
用腦信號打字不再是夢
曹天傲表示，該技術首先選取了植入大腦的微型電機陣列，保障了腦電信號的采集質量及其豐富性。“腦電信號是大腦中多個神經細胞活動的外在表現，且信號質量隨著遠離神經細胞簇而降低。針對‘打字’這項艱巨的任務，非侵入式的表面頭皮腦電信號無法滿足要求。而微型電機陣列好比國際象棋的棋盤，在用戶想象要寫的字母時，植入大腦的電極可以捕捉和測量許多神經元的電活動，更加精確地落實大腦‘司令部’的詳細指令，以滿足‘打字’的要求。”
曹天傲解釋說，腦電信號采集并去除噪聲后，需要解碼其中包含的“打字”內容。研究人員用人工智能模型學習神經活動和真正寫字時手指活動的映射關系，針對特定的手指活動對應特定的字符，從遞歸神經網絡學習每個字母產生的神經活動模式，并分析這些活動模式在多個試驗中的關系，利用降維手段生成聚類圖。算法會用此信息預測當前試驗中參與者所想象的字母，并將相關預測轉換為印刷輸出。然后再用一個語言模型（通過前幾個字符預測下一個字符）對輸出的初始結果進行校正，使最終屏幕上呈現的結果（文字）更加精準。
來源：科普時報
