神經元類腦計算機是怎麼實現意念打字的?

2020-09-08 冥冥紫氣自東來

2020 年 9 月 1 日,我國首臺基於自主智慧財產權類腦晶片的類腦計算機重磅發布。據悉,作為當前全球範圍內神經元規模最大的類腦計算機,這臺由浙江大學、之江實驗室共同研製的類腦計算機含 792 顆「達爾文 2 代」類腦晶片、1.2 億脈衝神經元和近千億的神經突觸,堪比小鼠大腦神經元的規模,典型運行功耗僅 350-500 瓦。這是我國首臺基於自主智慧財產權類腦晶片的類腦計算機。


神經元類腦計算機

暫且不說這款計算機和目前主流的計算機有什麼區別,就說他們號稱的可以實現意念打字,筆者產生了濃厚的興趣。

經過一番了解,原來意念打字使用的是,腦電信號的穩態視覺誘發電位實時解碼技術。這種技術的原理是:大腦裡分布的各種神經網絡都有其固有的諧振頻率,在正常狀態下,這些神經網絡都是互不同步的,也是雜亂無章,沒有規律的,此時的腦電信號是自發腦電。當施加一個恆定頻率的外界視覺刺激時,與刺激頻率或諧波頻率相一致的神經網絡就會產生諧振,導致大腦的電位活動在刺激頻率或諧波頻率處出現明顯變化,由此產生SSVEP信號。


所謂的穩態視覺誘發電位,就是用一種比較穩定的光來刺激眼睛,刺激眼睛後大腦的神經元會有反應,從而產生一個連續的且與刺激頻率有關(刺激頻率的基頻或倍頻處)的響應,這個響應具有和視覺刺激類似的周期性節律,即為穩態視覺誘發電位(SSVEP)。SSVEP信號表現在EEG腦電信號中則是在功率譜中能在刺激頻率或諧波上出現譜峰。通過分析檢測譜峰處對應的頻率,即能檢測到受試者視覺注視的刺激源,從而能識別受試者的意圖。這樣經過多次訓練刺激之後,就能實現意念打字。

這其實和馬斯克的腦機接口基本上是異曲同工的,只不過他更加大膽,將晶片植入了腦袋裡面。而這種穩態視覺誘發電位實時解碼技術可能也是一種未來的發展方向,前提是必須妥善處理好視覺刺激,應該在人能接受的範圍內才行。

以後可能開發出一種頭盔,用特定的光源來刺激眼睛,並且不會讓人感到強刺激,在這種情況下進行腦力訓練,經過訓練之後就會產生一種自己感覺裡的意識,這種意識通過頭盔將信號發送電腦,電腦接收到信號後,就可以做許多事情了,比如開關窗戶,打字,開關電腦以及其他任何電腦能控制的事情。


人腦活動->頭盔接收腦部信號->發送數據給外部設備->控制外部設備

以後可能會分這麼幾步走:

第一,是根據人腦活動大數據來分析精神世界,這一步叫監測。未來頭盔技術應用於人類從而監測出數據,這一步不算太難,可能未來幾年就能實現。

第二,就是根據分析出來的精神世界數據來影響人腦的神經活動,這一步叫控制。這一步是非常困難的,可能未來30年也未必能有突破性進展,因為除了計算機科學,生物科學和大腦科學研究都是非常必要的,需要跨領域的科學家合作。

假如有一天真研究出來了,就可以通過頭盔給大腦發送數據,讓大腦具備在虛擬中完全真實的感知行為。影響腦神經活動區域,影響視覺,聽覺,觸覺,嗅覺神經,讓人憑空產生幻想。這個技術到時候應用到遊戲中,會產生如「刀劍神域」那樣的全方位浸入式遊戲。

第三,腦電波跟頭盔做數據交換,頭盔通過無線網絡控制終端設備,那麼人類就可以通過腦部來控制外部世界的一切了。基本可以控制世界上所有的物聯網設備了。

或許未來有一天我們可以通過意念來實現很多以前認為是神仙才能做的事情。


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