人與人溝通方式的革命

肖優明

攻克尖端展宏圖

4月18-19日，全球最大社交媒體美國臉書公司（Facebook）在加利福尼亞州圣何塞舉行2017年F8開發者大會。與會者達2600多人，可分享的資訊包括Messenger聊天機器人、臉書360和動動大頭貼等共12項產品與服務。其中Messenger聊天機器人會在辨識客戶需求后直接與之互動，提供的訊息不但包括天氣和交通狀況等自動訂閱內容，而且還有客制化的資訊，如收據、送貨通知以及即時自動回復功能等。Messenger的傳送和接收應用程序界面不再限用文字訊息，圖片以及召喚行動的互動泡泡未來也可借由傳送、接收API使用。

在大會上，臉書創始人兼首席執行官馬克·扎克伯格公布了公司未來十年的發展愿景，致力于創建集交流、虛擬現實和購物于一身的全球性系統，向用戶提供最新的人工智能和最完美的虛擬現實硬件產品，

2016年4 月，臉書組建了神秘的“Building 8”研發團隊，不惜重金尋找開發“新型非侵入性神經成像技術”并創造“逼真和身臨其境的觸覺體驗”的工程師。神經影像學是一個先進的科學領域，使用各種技術來掃描和理解人類大腦中發生的事情。研發團隊的60多名科學家和工程師大多來自摩托羅拉、特斯拉、蘋果和亞馬遜等知名公司，算得上是科技界的“全明星”。在“Building 8”，每個技術項目都有一位享有盛名的科學家擔任領隊。掌管“Building 8”的負責人雷吉娜·杜甘此前曾在谷歌負責類似部門，并曾擔任美國國防部高級研究計劃局（DARPA）局長。Building 8的設置模仿20世紀50年代成立的DARPA，它的研究成果包括互聯網和小型化的GPS接收機。

在年度F8開發者大會上發表的演講中，雷吉娜披露了腦電波“讀心術”和觸摸式“交談”通信計劃，包括“意念打字”和“皮膚聽聲”兩個尖端項目。Building 8不是想做什么都行的隨機創意工廠，也不會進行隨機的技術演示，而是要把它變成實際產品，并且發揮作用。Building 8如果能成功地推出一流的硬件產品，將有助于臉書的業務多元化，擺脫對廣告收入的依賴。

“倘若不使用聲音和雙手，人類如何進行交互？解決方案就是依靠腦電波交流，Building 8進行的就是人與人之間溝通方式革命的實驗。專家們正在努力創造大腦和計算機的接口，這對虛擬現實技術和增強現實技術項目非常關鍵，因為輸入問題已經成為巨大的挑戰。”臉書首席技術官邁克·斯科洛普夫指出，“大腦與計算機交互技術有著難以估量的應用潛力，雖然可能涉及隱私問題，但是我對它們的前景感到非常樂觀。”

“意念打字”真神奇

“意念打字”指在大腦的語言中樞直接“閱讀”思維，并將之轉化成文字信息。科學家將其稱為“腦機語音文本界面”，在用戶無需講話或手動輸入的情況下，把大腦中的想法直接展示在計算機屏幕中。最終腦機界面可以讓人們用意識，而不是通過屏幕或控制器來控制增強現實和虛擬現實體驗。這種增強現實版的“大腦鼠標”（可以讓你點擊二進制的“是”或“不是”）很可能會產生顛覆性的影響，實現直接的“大腦—文本”輸入。雖然可能有很長的路要走，但這樣的產品將代表信息處理技術的一個重大飛躍，并會讓臉書這個世界上最大的社交網絡走在技術和科學交匯點的最前沿。

6個月前，“Building 8”已經開始啟動這個項目。研發團隊與哈佛大學、普林斯頓大學、加州大學舊金山分校、加州大學伯克利分校、約翰霍普金斯醫學院、約翰霍普金斯大學應用物理實驗室和圣路易斯華盛頓醫學院等17家大學簽署合作協議。現在很多專門從事認知語言、大腦圖像系統、機器學習語音解碼、光學神經成像系統和神經假肢的科學家、工程師和系統集成開發師都參與“Building 8”，一起構建先進的光學神經成像系統。

我們的大腦每秒鐘可處理1TP（1024GB）的資料量，相當于4部高清電影的流量，但問題在于人腦的運算速度和人類的溝通效率之間存在很大的差異。當我們用說話這種最常用的溝通方式表達信息時，就相當于使用20世紀80年代的調制解調器傳輸信號播放電影一樣慢。“Building 8”正在開發無需通過外科手術植入電極的系統，借助“非侵入式傳感器”實現用人腦控制電腦打字，研制出能夠大批量制造的可佩戴的科技產品。

“Building 8”計劃在未來兩年內研發出一種“無聲語音”軟件，能夠解碼一個人想說的單詞并以每分鐘100個單詞的速度即時傳輸至電腦。速度比目前在智能手機的觸屏上敲出這些單詞的速度快4倍。這項科技不是隨機解碼人腦的思維，人們可以自行選擇想要分享的想法來進行解碼。科學家希望這些系統能夠把設備與經過改進的軟件結合起來，解碼腦波并將之“翻譯”成指令，讓人造器官活動或者讓“植物人”具有溝通能力。

迄今為止，所進行的試驗通常需要一些沉重的設備以及進行外科手術來在患者的大腦中植入電極或者芯片。目前市場上已經有外部的大腦控制技術，但相較而言太簡單了，要達到這樣的結果需要在人腦中植入芯片。現如今的腦電圖可以控制大腦中的電脈沖，但只能用于非常基礎的輸出，比如在電腦屏幕上上下移動一個點。

2月份公布的一份臨床報告表明，加州斯坦福大學的一些研究人員就使用了這種方法。三名脊髓受傷或患肌萎縮側索硬化癥的癱瘓人士通過虛擬鍵盤敲出單詞，植入他們大腦的電極記錄其運動皮層發出的信號，并通過纜線傳輸至一臺電腦上。其中一名參與者成功地每分鐘“寫出”大約8個單詞。克里希納·謝諾伊教授是這項研究的發起人之一，他預測從現在開始的5～10年內，能夠在患者體內植入可以全天候使用、無需醫療輔助的無線系統。

在初始階段，“意念打字”項目需要新科技來探測腦電波。用新的“非侵入式傳感器”代替侵入性手術，確保以更快的速度檢測大腦的活動，每秒鐘的測試達到成百上千次，精確到毫米而且沒有信號失真。但是臉書目前還沒有這樣的技術，需要構建另一項新的傳感器技術。約翰霍普金斯大學的神經生物學教授馬克·切維萊特是該項目的主要負責人之一，他解釋道：“我們的工作重點是利用光去檢測從大腦皮層發出的神經信號，其技術原理與目前的功能性近紅外光譜儀檢測大腦活動相似。在語言解碼上，植入式設備目前也只有約40%至50%的準確度。”

“皮膚聽聲”多奧妙

雷吉娜提到的另一個項目是發展基于觸摸的通信能力，通過皮膚獲取語言信息，與人交流。Building 8正在建立相關硬件和軟件的原型，讓人類的皮膚模仿耳朵中的耳蝸，將聲音轉換為特定的頻率，發送到大腦并解碼。這項技術可以讓聾啞人不用耳朵就能基本聽到所有的聲音。這一系統類似于布萊葉盲文點讀法，即目前被盲人和視障人士廣泛學習使用的六點盲文，用在皮膚上的壓力點傳遞信息。科學家表示，這種將語言傳遞到皮膚上的方法可以讓人們區分大約100個單詞。另外，他們還在研究通過壓力和溫度等非語言信號來傳遞語言信息，最終實現不用拿出手機就能接收到信息。

在年度F8開發者大會上，雷吉娜播放的視頻顯示，一個工程師團隊通過使用調諧到16個頻段的執行器系統，展示了通過皮膚進行的聽覺實驗。工程師弗朗西斯的胳膊上佩戴著電子設備，另一名工程師弗雷迪使用計算機程序把壓力信號傳送至前者的手臂，下達了“拿起一個黑色錐子”的指令。弗朗西斯通過這款可穿戴設備，成功地接收到振動并完成了這一動作。

雷吉娜強調道，“這項技術的目的是打破語言障礙，幫助那些既不能閱讀也不能寫字的人更好地交流。屆時，人們不用說話和寫字就能通過類似可穿戴設備這樣的工具直接交流了。”

在另一個視頻中，實驗人員選擇特定信號“白色”，發送給植入了皮膚傳感器的志愿者。對方馬上就“聽到”了，正確地選出白色。信息復雜度一點點遞增，最后到“丟”“白色”“球”三個信號混雜在一起，同樣也被志愿者準確地理解了。

對聽力有障礙的人來說，這真是天大的“福音”。不用戴助聽器，不用植入又難看又麻煩的人工耳蝸，直接把人全身上下都覆蓋著的皮膚當成傳感器，通過特殊的硬件和軟件將聲音轉化為信號傳輸給大腦，從而恢復聽覺，真的讓人難以置信。

“如果把這些東西湊在一起，那么在不遠的將來，當我用中文思考時，你或許就可以立刻用西班牙語感受到。”雷吉娜在演講中稱，“世界各地有7.8億無法閱讀或書寫但卻能夠思考和感受的人，這將為他們賦予巨大的能量。”

編輯：成韻 chengyunpipi@126.com