Facebook脑机接口新突破,全天候AR眼镜就在眼前

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hi188| 编纂

2017年4月份的F8大会上,Facebook首次发布了脑机接口(BCI)研发规划,其旨在经由非侵入式可穿戴方案,来实现读取脑电图达到把握输入的目的。

据青亭网熟悉,为了起劲实现这个方针,Facebook除了自己设立团队深入研究外,还与外部研究组织合作,合营索求这一领域。加州大学旧金山分校医疗中心的一组研究团队就是合作伙伴之一,该团队致力于研究大脑活动实时监测,以及说话分细,并匡助患有伸进危险不克说话的患者进行沟通。

今天,加州大学旧金山分校医疗中心的研究员发布了一些今朝的功能,本文中你将熟悉到Facebook斥地BCI手艺的目的,以及现阶段的研发现状。

不着手,不动口,就是BCI用武之地

凭证Facebook描述,BCI就是为未来而预备的前沿手艺。如今,人人都是在经由智好手机来获守信息,玩游戏,甚至进行轻量化的办公。而未来,你可以随时与最首要的人一路渡过美妙时光,并且不受任何硬件、地舆限制,尽量你身体残疾也能实现与他人的交流和沟通。

虽然听上去这是一个弗成想象的遥远世界,然则Facebook认为就是他们看到未来世界的式样,这也是Facebook认为一款时尚的AR眼镜的最终形态。

Michael Abrash

Facebook首席科学家Michael Abrash和Facebook Reality Labs已经向外界讲述了个中的一部门,Abrash此前曾透露:这是一个全新的形态,就像是鼠标和GUI界面从穿孔卡、打印和电传打字机等分离出来是一个事理。

而AR和VR手艺的融合将彻底改变我们与周围世界互动、我们平时工作、娱乐,甚至沟通的体式。

当然,这还有很长的路要走,但本次公开的研究就是实现这个遥远未来的第一步,即:解决最复杂、最有趣的输入问题,换句话说,当我们戴上一副AR眼镜后,我们又该将若何进行操控和使用呢?

两个关键人物的加盟

若何从大脑中进行输入把握呢?现任Facebook Reality Labs(简称:FRL)的BCI团队的工程师的Emily Mugler,在2017年F8大会时就进行了一番讲解。当时提出的方针是:经由想象,无需着手,无需说法即可打出字来。

Emily Mugler

当时她在大学就读生物学博士学位的论文研究就是:经由清醒状况下脑部手术解析语音。据悉在医学中,当一种说话和大脑旗子被患者已熟练应用,那么大脑中对应的区域仍然贯穿清醒,这个体式常日用于匡助绘制可安然移除而不损害认知功能的组织。

好多年以前,Mugler还曾经匡助过那些肌萎缩侧索硬化(ALS)的病人,她当时经由脑电图(EEG)来测量大脑活动,并考试和病人交流。不过,当时的研究发现,这项手艺实际应用并不理想,因为病人或许需要破费70分钟才能“打出一句完整的话”。

尽量如斯,恰是因为这项工作也激励了Mugler,促使她经由更好更有效的体式来改善这一现状。

Mark Chevillet

Facebook Reality Labs的脑机接口(BCI)研究项目主任Mark Chevillet谈到:我在William Gibson和Neal Stephenson(现任Magic Leap首席未来官)的小说中读到了BCI手艺,甚至在我成年之后也在思索BCI是否是一件真实靠得住的手艺。

用我们的思惟去把握机械不再是科幻小说,我们可以经由BCI来养活自己,甚至还能驾驶喷气式飞机模拟器,不过今朝只有经由在人脑植入芯片的体式来实现。“我们团队的长远方针是,经由非入侵式方案实现这一点,”Chevillet透露。

在参预FRL部门之前,Chevillet在约翰普林斯顿大学物理实验室(APL)工作,之所以去那边工作,是因为APL实验室有最顶尖的机械人能经由手术将电极芯片植入到受伤战士的假肢中。

进入FRL部门后,Chevillet提出一个勇敢的设法:不再将BCI手艺用于受伤的患者,而是将其用于正常人类和数码设备交互沟通的一种体式,无疑这是非常前卫的。

虽然今朝的智能语音助手有多少,包括在智好手机、智能音箱等产品中,然则Chevillet认为:大多数人都护在手机上使用语音助手,然则不会当着其他人的面去使用。

与其他研究机构竖立合作

为此Chevillet着手组建了一支跨学科的科研团队,该团队的方针只有一个:研发非侵入型、无创伤(与马斯克Neuralink侵入式不合)的BCI穿戴解决方案。

Chevillet讲到:我们需要真正熟悉说话发生及背后的神经科学的专业人士。实际上,跟着团队研究局限的增加,跨学科的研究性质也导致必需寻找各个领域的顶尖研究员,包括生物医学、机械进修、量子角力等等。

但问题是,在FRL团队切实的提出想要构建一种什么类型的可穿戴设备之前,他们需要确定这种无声操控体式是否有或许实现,若是可以,又将经由哪些神经旗子去出手研究。然而,现阶端而言,该问题只能经由植入芯片来解决。

为此,Chevillet也不得不向他耐久以来的一位同事Edward Chang追求匡助。Edward Chang是加州大学旧金山分校医疗中心的一位世界有名的神经外科医生,他还负责着一家专门从事大脑测绘和说话神经学的科研团队,该团队也在致力于为神经系统受损的病人供给新的治疗体式。

Chevillet前去拜谒了Chang的办公室,并提出的他的设法:若何将BCI手艺用于可穿戴设备中,若何撑持Chang的团队在侵入式方面的研究,并且以此来鼓动自己的非侵入式研究方案。

没想到的是,Chang一贯在规划为哪些严重脑危险后无法说话的患者(脑干中风、脊髓危险等)斥地一款通信设备。但考虑到该规划需要大量的资源投入,而且短期内或许没有研究功能,为此一贯弃置。

在双方深入交流后,决意杀青合作,来合营索求真实的大脑活动说话是否能够被解析出来。

右:Edward Chang,左:该实验室博士后学员David Moses

近日USCF官方博客发布了Edward Chang和他实验室的博士后学生David Moses在这一研究上功能,证实:人们在说话时记录的大脑活动可以用来完成近乎实时的解码,并且将文字呈现在电脑屏幕上。

本次USCF团队的打破性进展就在于,能够完成一小部门白话单词和短语的实时解码,这也是BCI研究领域的首次打破。研究人员透露:尽量如斯,该算法只能识别一小组单词或短语,今朝正着手于提升长语句的编码,并降低错误率。

Eddie Chang实验室BCI设备

据熟悉,在研究是加州大学旧金山分校的一项研究项目的一部门,同时该项目也获得FRL部门撑持,双方将其称作Project Steno项目。该项目的部门介入者,已经进行了脑外科治疗。

据悉,最终研究人员进展实现的方针是:每分钟100字实时解析,词汇量为1000字,单词错误率降低至17%。显然,经由植入芯片的体式匡助这些患者解码说话是一项可行的方案,是以UCSF的研究功能也为FRL非侵入式可穿戴BCI实时解码算法和手艺规范供给了很大匡助。

实际上,这一方针还有很长的路要走,FRL也将持续和此外合作伙伴合营索求非进入是BCI项目,包括华盛达大学医学院Mallinckrodt放射学研究所、约翰霍普金斯大学的APL。

FRL研发的原型机

我们知道,神经元在活跃状况下会消费氧气,是以若是能够检测大脑内氧水平的改变,也就可以间接测量大脑活动。受到脉搏血氧仪的启发,其经由借鉴红外光来探测手指血氧饱和度的体式来斥地了一款原型机。

FRL BCI原型机

该方案虽然使用了消费级零部件,然则看上去有些粗笨。FRL实验室透露:今朝该方案识别速度较慢,且不不乱,然则该方案潜力伟大,是以等待一下该手艺的后续演进吧。

据悉,今朝该原型机能够识别出“家”、“选择”、“删除”等简练词语,若是识别效率加以提升,在与VR和AR融合,那么绝对是一种全新的交互体验。

同时,FRL也在索求非基于血氧的方案,例如直接测量神经元自身的运动等。FRL认为可以竖立一个小巧、便些的BCI设备,虽然这个距离有些远,或许十年,甚至更久,然则差距在络续被缩小。

生物学伦理问题

安然性方面我们也不容忽视,虽然BCI手艺在AR/VR中的手艺应用还良久远,但在BCI商业化之前,我们该若何确保设备安然靠得住呢?BCI是否有适合所有人呢?届时又该若何珍爱人们的隐私数据呢?

Chevillet透露:我们已经有所预备,在项目早期我们会向合作方追求一些癫痫患者的电极记录,以此来验证工作体式,这个现象很常见。然则作为额外珍爱,这些数据已经被锁定,不会再被分享。

Mugler谈到:我比任何人都熟悉这项手艺,我们虽然不是伦理学/生物学家,但我们有责任对科学金不有正确和相符价钱观的熟悉。

这也是FRL鼓励合作伙伴可以在同业业的期刊上揭橥这些研究功能的原因,今天我们谈论的话题就是这个中的一部门。

Chevillet谈到:我们无法瞻望或解决有关该手艺的伦理问题,但我们能做的就是正确熟悉到手艺超越人类认知的或许性。神经伦理设计是我们规划的关键部门之一,我们也进展供给一个具备透亮度的工作情形,以便让人人反馈给我们他们对于BCI手艺的担心。

毫无疑问,AR在未来能够无缝跟尾物理世界,全天候的可穿戴AR眼镜输入方案仍待解决,BCI手艺就是一个典型的具备极大潜力的方案之一。

参考:

https://tech.fb.com/imagining-a-new-interface-hands-free-communication-without-saying-a-word/

https://www.ucsf.edu/news/2019/07/415046/team-ids-spoken-words-and-phrases-real-time-brains-speech-signals

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10994-4

(END)


 
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