“那天，Pat 戴上咱们的系统，启齿发出一连串‘嗯嗯啊啊’的声息，然后电脑屏幕上出现一句无缺的英语句子，Pat 异常粗野地举起双手，精炼地看着咱们欧博会员注册，约束地点头默示那等于她想说的。咱们在局势有东说念主王人和她沿路喜悦，其时我也差点陨涕。”斯坦福大学诡计机科学系博士生范超霏显露。

图 | 正在进入本质的帕特·本纳特（Pat Bennett）（开头：尊府图）

日前，范超霏和所在团队研发出一款脑机接口诞生，在 AI 的匡助之下能将东说念主脑的神经举止，及时解码为电脑屏幕上的笔墨，每分钟不错解码 62个英语单词，创下该类效用当今最快的笔墨蜕变速率。

联想一下若是有一天醒来，假如一个东说念主发现我方不错看到和听到，却不行讲话、也不行联接我方的身体，那么他会有多凄怨？事实上，当今有不少东说念主正在这种处境之中。

他们的大脑因为千般原因比如中风、脊髓瘫痪、肌萎缩侧索硬化症等，会迟缓失去对身体的戒指。这类患者只可通过一些提拔技能来和身边的东说念主相易，比如眼球跟踪、脑电波识别（即非侵入式脑机接口）等。

诚然这些提拔技能不错让他们再行与外界相易，但是相易速率异常慢，可能一分钟只可说出几个单词，而平常东说念主一分钟不错说出 160 个单词傍边。

之前，也有其他科研团队使用半侵入式脑机接口，来尝试达成“东说念主脑神经举止转笔墨”。但是，半侵入式脑机接口的辩认率低于侵入式脑机接口，原因在于半侵入式的微电极仅仅放在大脑名义，由于并未植入大脑灰质，是以无法监测单个神经元的信号，只可监测一个区域的神经元产生的局部电场。

因此，此前的最佳效用也只可让患者每分钟说出 18 个单词，而且只可使用 50 个浅易的单词，准确率也独一 75% 傍边。

为了让该类患者更高效地和外界相易，学界一直在尝试是否有更高效的秩序。基于此，范超霏所在团队研发出一种愈加平直的秩序，即在大脑的特定区域植入微电极（microelectrode arrays），获取大脑在讲话时候神经元的电信号，然后把获取的信号平直蜕变成笔墨。

这次由范超霏等东说念主研发的系统，不错让受试者每分钟说出 62 个单词，患者可使用的单词多达 12.5 万个之多，准确率也能达到 76.2%。若是只使用 50 个单词，准确率则不错高达 90.9%。

比较之前的半侵入脑机接口比，这次系统有着质的晋升。关系论文的评审行家显露：“无论是在速率上照旧在准确率上，这王人是脑机接口限制的一次紧要冲破。”

其意旨在于证实了侵入式脑机接口不错匡助患者再行“启齿讲话”。况兼，只须植入的微电极数目够多，准确率就不错接近百分百。

日前，关系论文以《一种高性能语音神经假体》（）为题发在 Nature[1]。斯坦福大学霍华德·休斯医学磋磨所弗朗西斯·威利特（）是第一作家兼通信作家，斯坦福大学电子工程系艾瑞因·M. 昆兹（Erin M. Kunz）、斯坦福大学诡计机科学系范超霏是共团结作。

图 | 关系论文（开头：Nature）

全体来看，这次效用最主要的行使场景在于，匡助因为脑疾病不行讲话的患者再行和外界相易。

当今，该团队使用的硬件诞生异常复杂，因此仅限于在本质室中使用。将来几年内，假如一些脑机接口公司能够顺利推出新款脑机硬件，那么这次斯坦福团队的本质效用欧博会员注册，搭载新的脑机硬件就能被滚动为真确不错匡助东说念主类的产物。

届时，就能遐想出愈加便携的脑机产物，让患者随处随时王人能使用。范超霏显露：“咱们礼服在些许年内，会有更多新的脑机诞生获取 FDA 批准，到时本次效用将能真确匡助到患者。”

据先容，范超霏加入本次面貌时，磋磨运筹帷幄照旧制定完了。其时，他们筹画需要寻找又名照旧失语的肌萎缩侧索硬化症患者来参与磨真金不怕火。原因在于关于这类患者来说，在其大脑中戒指嘴部肌肉的区域植入微电极，若是果真出现风险变成的后果相对较小。

范超霏显露：“寻找患者的经由耗时好几年。由于咱们的面貌属于临床磨真金不怕火，存在一定风险。就算本质很告捷，但沟通到咱们的脑机硬件比较浩大，无法让患者随处随时使用。是以，尽管这时期约束有患者来商榷，但终末大渊博并未筹画参与。”

其后，67 岁的帕特·本纳特（Pat Bennett）决定参与本次本质。范超霏说：“她是一个异常乐不雅、异常有活力的老细君。Pat 是又名患病多年的肌萎缩侧索硬化症患者。她照旧失去了讲话智力，只可发出‘嗯’‘啊’的声息。她也无法零丁行走必须借助轮椅，但是她仍能通过写字和外界相易。”

2022 岁首，斯坦福大学神经外科负责东说念主杰米·亨德森（）磨真金不怕火肃肃开展针对 Pat 的本质。

范超霏显露：“微电极的植入是一个技巧条目异常高、同期很少有东说念主作念过的手术。而 是全球少数几个作念过多例此类手术的脑外科大夫。”

手术之前， 仔细磋磨了每一个法子。扫数手术历时半天，经由很顺利。手术之后好像三周，他们运转集聚数据。

每周的其中两个早上，课题构成员王人会来到 Pat 家中，他们让 Pat 坐在一台电脑前，这时她的大脑数据会及时传输到电脑。然后，电脑会把她的大脑信号及时解码成她想说的话。

由于之前从未有东说念主作念过访佛本质，因此扫数数据集聚经由历时好几个月，时期也历经了诸多省略情味。

比如，他们一运转遴荐两个脑区植入电极，一个通顺是皮层脑区，这个脑区亦然该团队比较熟识的区域，关于从这个脑区获取灵验的信号全球也比较有信心。

另一个脑区叫布若卡氏区（Broca’s area），尽管针对这个脑区的磋磨已有许多，但莫得东说念主真确像他们同样通过植入微电极来久了磋磨它的功能。

凭证之前的磋磨，课题组原认为能从这个区域获取跟讲话关系的信号。可是，他们却以失败而告终。

“这就意味着关于解码讲话来说，有一半的植入电极王人没起到作用，准确率也不如联想得高。但在同期，也意味着咱们有可能颠覆之前脑科学界对这个脑区的意志，从而开启一个新的表面。”范超霏说。

如前所述，由于患上肌萎缩侧索硬化症，Pat 照旧好几年无法张口讲话，只可通过手写形势来和身边东说念主相易。当课题组的本质进行到第二个月的时候，他们照旧集聚到弥散多的数据，这时借助 AI 模子照旧能够准确识别 Pat 所说的话。而当 Pat 第一次使用本次系统说出话的时候，于今让范超霏绝难一见在目。

图 | 范超霏和 Pat（开头：范超霏）

此外，2023 岁首本次面貌的主导东说念主之一、范超霏的导师、斯坦福大学诡计机科学系磨真金不怕火克瑞斯那·申诺伊（）

痛苦圆寂。范超霏说：“ 从 2022 岁首就被会诊出胰腺癌，而后他一直在和病魔折服。 是一个异常了得的科学家，他的渴望等于有一天能通过脑机接口来匡助患者。”

为了达成这一指标， 从山公运转作念本质，借此默契了大脑通顺皮层的责任旨趣，然后遐想脑机接口来解读通顺皮层的信号。

“不错说他是少数同期明慧电气工程、脑科学、和医学的东说念主。同期， 又是一个异常乐不雅的东说念主，他会肃肃存眷身边的每一个东说念主。我难忘好几次和他开会，因为本质不顺我异常消沉，但是他会用温存的口气、用他的幽默和他的明智，给我指出一条新的旅途。很缺憾他没能看到论文的发表，而这项磋磨其实是他终身勉力的结晶。”范超霏说。

斯东说念主已去，作念出更好的磋磨是关于导师最大的告慰。后续，范超霏和所在团队将会更久了地默契大脑通过戒指嘴部肌肉来讲话的旨趣。

前边提到，本次本质中微电极的植入位置，位于大脑的通顺皮层。通顺皮层是大脑生成并戒指全身肌肉信号的场地。而关于大脑若何戒指手和手臂，课题组照旧有了一定了解。但是，东说念主在讲话的时候需要同期快速养息嘴部和喉部多块肌肉，是以揭开大脑产生这种戒指复杂通顺的信号的背后旨趣，不错匡助咱们更好地默契大脑的运作。而这也将是课题组后续磋磨的标的。

另据悉，范超霏能参与到这次面貌中，既和我方的学习收成关联，也和我方也曾的业界责任经验关联。据先容，其本科毕业于浙江大学竺可桢学院，大三运转去加拿大西蒙菲莎大学交流。

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本科毕业之后，他来到斯坦福大学读硕士，一年之后休学归国责任。5 年前，他再次遴荐回到斯坦福读研。硕士毕业之后，他又在这里攻读博士。

他说：“我在本科毕业乃至于读硕士的时候，还不明晰我方到底对什么感兴致。我很保重那些很早就知说念我方可爱什么的东说念主。我在外出问问公司的那段时期搏斗了许多 AI 的东西。我对 AI 很有兴致，同期也知说念其时的 AI 依旧存在很大的局限性。”

在工业界的时候，范超霏很少未必期久了念念考若何惩办 AI 的局限性。因此，他决定回到斯坦福无间深造，渴望通过默契东说念主脑的责任形势来遐想更好的 AI 产物。

其显露：“业界的责任经验让我详情了我方感兴致的限制。回到校园之后，我发现其实读博长短常操纵的，像咱们可能好几年王人找不到一个本质患者，发出来一篇论文好几年就畴昔了，因此必须有鉴定的信念来让我方坚握下去。”

参考尊府：

1.Willett, F.R., Kunz, E.M., Fan, C.et al. A high-performance speech neuroprosthesis. Nature 620, 1031–1036 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06377-x

运营/排版：何晨龙

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