近日,上海岩思类脑人工智慧研究院有限公司(以下简称「岩思类脑」)联合复旦大学附属华山医院(以下简称「华山医院」)、国家神经疾病医学中心、iBRAIN脑电联盟、浙江大学、中国科学院上海微系统与资讯科技研究所自研症的植入式脑电音模型,实现脑机介接解为临床研究疾病,有研究
这项重大突破标志着我国在脑机介面语言解码领域,特别是针对中文这项复杂语言系统的研究走在国际前沿,未来这系统还能适用于各种不同语言的解析重建。
装上“中文作业系统”
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「今天是新的一天。」当这句清晰的电子合成音在华山医院的病房里响起时,意味着一位癫痫患者透过脑电大模型,让大脑的思维直接转化为了可被听见的话语。这不是科幻电影中的场景,而是我国脑机介面中文解码取得临床突破的真实画面。
7月,在华山医院,医师为病患植入8—10个立体定位脑电图电极。这些纤细的「神经探子」会深入不同脑区,捕捉大脑思考时产生的脑电讯号,并将它们输入脑电大模型。当患者「阅读」中文单字时,在与脑部电极相连的电脑显示器上,脑电大模型会以惊人的速度解读这些脑电讯号,直接输出病患一句完整的「心里话」。
记者了解到,该名患者仅耗时100分钟进行模型训练,朗读了54个汉字,脑电模型就能基于此输出流畅的句子。在这个训练基础上,脑电大模型透过拆解声母、韵母等语音元素,再进行智慧排列组合,能衍生出近2,000个常用汉字的表达能力。
比起英文26个字母的解码,中文「418个音节+4个语调」的解码难度更高。 「我们可以在半秒钟之内,解析出一个完整的中文语句,而且这个语句的字数是没有限制的。」岩思类脑首席科学家李孟说,「不仅如此,脑电大模型中文解码的准确率更是突破了瓶颈,10个声母的解码准确率超83%,15个韵母的解码准确率超84%」。
解得“准”,得益于脑电大模型高达1∶36的外推能力。透过探索多个大脑区域的协同编码机制,脑电大模型实现了目前中文解码的最高准确率、最强解码外推能力。
这一突破,相当于为脑机介面装上了“中文作业系统”,足以支撑患者进行日常完整的语义表达。未来,因渐冻症、中风中等疾病失语症的患者借助临床植入的脑机介面设备,有望像一般人一样自然交流,实现说话功能,完整表达被「囚禁」在内心的声音。
建立共享脑电资料库
作为尖端技术,全球脑机介面技术研究方兴未艾,应用场景十分广阔。以Neuralink公司的侵入式硬核技术为代表,其在运动解码方向上,取得了不少突破,如让瘫痪病人用意念遥控机械臂喝水、操纵滑鼠玩游戏等。
「从临床角度来看,脑机介面最大的价值不在于概念展示。我们最终的目标是让病人重新动起来、走起来、说出来,从而提高他们的生存品质。」华山医院院长毛颖说。
如何让尖端科技成为提升病患生活品质的关键帮手?作为国家神经疾病医学中心的主体单位,华山医院在脑功能定位和保护、神经疾病治疗和脑科学研究中累积了大量基础和临床资源。 「脑机介面是强交叉的前沿赛道,其突破不仅依赖技术和设备,还需要工程师、科学研究人员与医生、病患协同推进,让尖端技术与临床需求精准对接。」毛颖说。
上海脑机介面未来产业集聚区的成立为此提供了强力支撑。这里集结了高品质孵化器、概念验证平台和检测认证基地,形成产业生态闭环,推动脑机介面从「科学实验」快速转化为「普惠应用」。
目前,华山医院已启动全球首个脑机介面多中心队列研究,让相关研究不再是孤立的个案测试,而是对一群患者进行长期、系统的疗效观察,用标准化流程积累真实世界数据,推动形成可推广的技术标准和临床路径。
脑机介面技术的核心在于解码脑电讯号,高价值讯号源自于真实临床环境中病患大脑的动态资料。毛颖介绍,脑电大模型的突破正是源自于脑机介面技术的长期布局。在上海市科委的支持下,华山医院牵头,联合全国十多家神经外科
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领域头部医院成立iBRAIN脑电资料联盟,目标是建立全球最大规模的标准化、共享型侵入式颅内脑电数据库,实现不同医院和设备数据的无缝对接与高效共享。
运行多年来,该联盟已完成规范化底层架构,累积起海量高品质脑电数据,为脑电大模型的创新提供了数据基石。临床端收集的资料交由技术团队进行系统化分析与演算法模型训练,形成贯穿「临床—科学研究—技术迭代」的流程。如今,iBRAIN脑电资料库的价值已超语言解码本身,联盟将其打造成开放共享平台,将其变为推动整个脑机介面领域进步的公共资源,加速推动脑机介面产品从「能用」到「好用」的跨越。
这个开放共享平台也为多领域研究提供支撑,可探索大脑对运动讯号、情感讯号的编码,未来甚至能帮助理解艺术创作时的大脑活动。同时,研究团队探索的多个大脑区域协同编码机制适用于多种语言解析,未来这套系统既能帮助中国患者说中文,也可助力外国患者使用英语、日语等,使脑机介面技术突破具有全球意义。