机器读脑时代向人类走来

想象一下，如果人工智能（AI）能读出人脑中正在想的事，你敢信吗？

向研究对象展示的豹子图像（左）以及通过生成式AI利用大脑活动重建的图像（右）。
图片来源：日本量子科学技术研究所

本月在线发表在国际科学杂志《神经网络》上的一项研究显示，日本科学家利用AI技术，成功地根据人脑活动创建了世界上第一幅物体和风景的心理图像。这项被称为“大脑解码”的技术可以根据大脑活动将感知内容可视化，有望应用于医疗和福利领域。

在脑机接口和神经工程快速发展的今天，通过分析大脑活动，用机器读出志愿者大脑中所想的内容或者画面已经不再是科幻故事。解码思想的技术日趋成熟，AI“读心术”的设想越来越接近现实。与此同时，这也引发了人们对隐私的忧虑。

复制心理意象

先前的研究表明，根据功能磁共振成像（fMRI）测量的大脑活动可重建人类看到的图像。但这仅限于特定内容，例如字母、人脸等。

基于之前的方法，日本量子科学技术研究所（QST）和大阪大学科学家团队开发了一种技术，可量化大脑活动，并将生成式AI和预测技术结合来绘制图像，以重建复杂的物体。

研究人员向参与者展示了大约1200张物体和风景图像，并使用fMRI分析和量化了他们的大脑信号和视觉刺激之间的关系，然后将这些图像用于训练生成式AI，以破译和复制来自大脑活动的心理意象。结果，研究人员利用这种方法产生了生动的图像，例如具有耳朵、嘴巴和斑点等可辨别特征的豹子，以及带有红色翼灯的飞机等物体。

研究人员表示，将心理图像可视化为任意的自然图像是一个重要的里程碑。

QST研究人员称，人类已使用显微镜和其他设备来观察肉眼看不见的世界，但还无法看到一个人的内心世界，这是人类第一次窥视另一个人头脑中的思想。从本质上讲，它可用来帮助创建新的通信设备，同时还可让科学家探索和理解幻觉与梦境如何在大脑中发挥作用。

解码语言数据

《自然·神经科学》杂志今年稍早时间发表了一项新研究。美国得克萨斯大学奥斯汀分校研究团队在大型语言模型的助力下，开发出一款现代“读心机”。他们利用fMRI收集了3名参与者的大脑活动信息，并将思维转化为了语言文字，准确率达到82%。

fMRI扫描的血氧水平依赖性信号显示了大脑不同部位的血流量和氧合水平的变化。通过关注处理语言的大脑区域和网络的活动模式，研究人员发现他们的解码器可被训练来重建连续语言，包括一些特定的单词和句子的一般含义。

具体而言，解码器获取了3名参与者听故事时的大脑反应，并生成了可能产生这些大脑反应的单词序列。这些单词序列很好地捕捉了故事的大意，甚至还包括准确的单词和短语。研究人员还让参与者观看无声电影并在扫描大脑时想象电影情节。在这两种情况下，解码器通常都能成功预测故事和情节的要点。例如，一位用户认为“我还没有驾照”，解码器预测“她还没开始学开车”。此外，当参与者主动聆听一个故事而忽略同时播放的另一个故事时，解码器可识别正在主动聆听的故事的含义。

读脑技术引担忧

能够“读心”的技术理念引发了人们对心理隐私的担忧。西班牙格拉纳达大学生物伦理学教授戴维·罗德里格斯·阿里亚斯·韦尔恩警告，这更接近机器“能够读懂思想并转录思想”的未来，但其可能会违背人们的意愿。

美国医疗新闻网站statnews针对得克萨斯大学奥斯汀分校的研究发表评论称，人们通常将这类大脑解码器描述为“读心机”，但这是一个模糊的术语，夸大了它们的能力。虽然人们的大脑产生了心理过程，但人们对大多数心理过程在大脑活动中究竟是如何编码的了解有限。

文章认为，大脑解码器不能简单地读出一个人的思想内容。相反，它们学会的是对心理内容作出预测。大脑解码器就像是解释大脑活动模式和精神内容描述之间的一本词典。然而，大脑活动会受到直接刺激以外的因素的影响，因此“词典”只能预测一个人的大脑将如何对刺激作出反应。此外，衡量一个人的大脑对每一种可能的刺激的反应是不可行的。预测过程天生就不完美，所以解码器对一个人的想法的预测，可能与这个人的实际想法有很大出入。

此外，文章强调，大脑解码器只能“复制”活跃的精神内容。所有的大脑记录方法都会测量与人正在积极处理信息时相对应的信号。相比之下，不活跃的信息，如长期记忆，是在神经元之间的连接中编码的，人们距离能够测量和解码这些信息还很远。