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“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齐全的英语句子，Pat 颠倒清脆地举起双手，忻悦地看着咱们，握住地点头默示那即是她想说的。咱们在场面有东谈主齐和她一谈欣慰，其时我也差点抽泣。”斯坦福大学狡计机科学系博士生范超霏暴露。

图 | 正在进入推行的帕特·本纳特（Pat Bennett）（开首：贵寓图）

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日前，范超霏和所在团队研发出一款脑机接口竖立，在 AI 的匡助之下能将东谈主脑的神经步履，及时解码为电脑屏幕上的翰墨，每分钟不错解码 62个英语单词，创下该类闭幕现在最快的翰墨改动速率。

想象一下如若有一天醒来，假如一个东谈主发现我方不错看到和听到，却不行讲话、也不行开导我方的形体，那么他会有多不振？事实上，现在有不少东谈主正在这种处境之中。

他们的大脑因为各类原因比如中风、脊髓瘫痪、肌萎缩侧索硬化症等，会迟缓失去对形体的猖狂。这类患者只可通过一些缓助技能来和身边的东谈主换取，比如眼球跟踪、脑电波识别（即非侵入式脑机接口）等。

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固然这些缓助技能不错让他们再行与外界换取，但是换取速率颠倒慢，可能一分钟只可说出几个单词，而泛泛东谈主一分钟不错说出 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，来尝试闭幕“东谈主脑神经步履转翰墨”。但是，半侵入式脑机接口的分别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，此前的最佳闭幕也只可让患者每分钟说出 18 个单词，而且只可使用 50 个随意的单词，准确率也只消 75% 傍边。

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为了让该类患者更高效地和外界换取，学界一直在尝试是否有更高效的门径。基于此，范超霏所在团队研发出一种愈加径直的门径，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，然后把取得的信号径直改动成翰墨。

这次由范超霏等东谈主研发的系统，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%。如若只使用 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，这次系统有着质的进步。关系论文的评审人人暴露：“不管是在速率上如故在准确率上，这齐是脑机接口边界的一次紧要打破。”

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其意念念在于解释了侵入式脑机接口不错匡助患者再行“启齿讲话”。况兼，只消植入的微电极数目够多，准确率就不错接近百分百。

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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·休斯医学考虑所弗朗西斯·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）、斯坦福大学狡计机科学系范超霏是共合并作。

图 | 关系论文（开首：Nature）

合座来看，这次闭幕最主要的阁下场景在于，匡助因为脑疾病不行讲话的患者再行和外界换取。

现在，该团队使用的硬件竖立颠倒复杂，因此仅限于在推行室中使用。将来几年内，假如一些脑机接口公司能够胜仗推出新款脑机硬件，那么这次斯坦福团队的推行闭幕，搭载新的脑机硬件就能被搬动为委果不错匡助东谈主类的家具。

届时，就能遐想出愈加便携的脑机家具，让患者遍地随时齐能使用。范超霏暴露：“咱们确信在几许年内，会有更多新的脑机竖立取得 FDA 批准，到时本次闭幕将能委果匡助到患者。”

据先容，范超霏加入本次神情时，考虑筹画依然制定已矣。其时，他们缱绻需要寻找又名依然失语的肌萎缩侧索硬化症患者来参与测验。原因在于关于这类患者来说，在其大脑中猖狂嘴部肌肉的区域植入微电极，如若真是出现风险形成的后果相对较小。

范超霏暴露：“寻找患者的流程耗时好几年。由于咱们的神情属于临床测验，存在一定风险。就算推行很告捷，但辩论到咱们的脑机硬件比较强大，无法让患者遍地随时使用。是以，尽管这期间握住有患者来究诘，但终末大无数并未缱绻参与。”

自后，67 岁的帕特·本纳特（Pat Bennett）决定参与本次推行。范超霏说：“她是一个颠倒乐不雅、颠倒有活力的老配头。Pat 是又名患病多年的肌萎缩侧索硬化症患者。她依然失去了讲话材干，只可发出‘嗯’‘啊’的声息。她也无法孤苦行走必须借助轮椅，但是她仍能通过写字和外界换取。”

2022 岁首，斯坦福大学神经外科负责东谈主杰米·亨德森（）教养庄重开展针对 Pat 的推行。

范超霏暴露：“微电极的植入是一个期间条目颠倒高、同期很少有东谈主作念过的手术。而 是全球少数几个作念过多例此类手术的脑外科医师。”

手术之前， 仔细权术了每一个口头。悉数手术历时半天，流程很胜仗。手术之后概略三周，他们开动聚积数据。

每周的其中两个早上，课题构成员齐会来到 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。

由于之前从未有东谈主作念过访佛推行，因此悉数数据聚积流程历时好几个月，期间也历经了诸多省略情趣。

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比如，他们一开动遴荐两个脑区植入电极，一个畅通是皮层脑区，这个脑区亦然该团队比较熟习的区域，关于从这个脑区获取灵验的信号人人也比较有信心。

另一个脑区叫布若卡氏区（Broca’s area），尽管针对这个脑区的考虑已有好多，但莫得东谈主委果像他们不异通过植入微电极来深切考虑它的功能。

凭据之前的考虑，课题组原认为能从这个区域取得跟讲话关系的信号。关联词，他们却以失败而告终。

“这就意味着关于解码讲话来说，有一半的植入电极齐没起到作用，准确率也不如想象得高。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遒劲，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 依然好几年无法张口讲话，只可通过手写方式来和身边东谈主换取。当课题组的推行进行到第二个月的时候，他们依然聚积到满盈多的数据，这时借助 AI 模子依然能够准确识别 Pat 所说的话。而当 Pat 第一次使用本次系统说出话的时候，于今让范超霏寥若辰星在目。

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图 | 范超霏和 Pat（开首：范超霏）

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此外，2023 岁首本次神情的主导东谈主之一、范超霏的导师、斯坦福大学狡计机科学系教养克瑞斯那·申诺伊（）

痛苦升天。范超霏说：“ 从 2022 岁首就被会诊出胰腺癌，尔后他一直在和病魔顽抗。 是一个颠倒凸起的科学家，他的欲望即是有一天能通过脑机接口来匡助患者。”

为了闭幕这一筹画， 从山公开当作念推行，借此剖判了大脑畅通皮层的使命旨趣，然后遐想脑机接口来解读畅通皮层的信号。

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“不错说他是少数同期精明电气工程、脑科学、和医学的东谈主。同期， 又是一个颠倒乐不雅的东谈主，他会庄重关注身边的每一个东谈主。我铭刻好几次和他开会，因为推行不顺我颠倒颓丧，但是他会用和顺的口气、用他的幽默和他的贤慧，给我指出一条新的旅途。很缺憾他没能看到论文的发表，而这项考虑其实是他终身戮力的结晶。”范超霏说。

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斯东谈主已去，作念出更好的考虑是关于导师最大的告慰。后续，范超霏和所在团队将会更深切地剖判大脑通过猖狂嘴部肌肉来讲话的旨趣。

前边提到，本次推行中微电极的植入位置，位于大脑的畅通皮层。畅通皮层是大脑生成并猖狂全身肌肉信号的地点。而关于大脑如何猖狂手和手臂，课题组依然有了一定了解。但是，东谈主在讲话的时候需要同期快速调节嘴部和喉部多块肌肉，是以揭开大脑产生这种猖狂复杂畅通的信号的背后旨趣，不错匡助咱们更好地剖判大脑的运作。而这也将是课题组后续考虑的标的。

另据悉，范超霏能参与到这次神情中，既和我方的学习收获辩论，也和我方也曾的业界使命资格辩论。据先容，其本科毕业于浙江大学竺可桢学院，大三开动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，一年之后休学归国使命。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神往。我很襄理那些很早就知谈我方心爱什么的东谈主。我在外出问问公司的那段时分斗殴了好多 AI 的东西。我对 AI 很有神往，同期也知谈其时的 AI 依旧存在很大的局限性。”

在工业界的时候，范超霏很少无意分深切念念考如何惩处 AI 的局限性。因此，他决定回到斯坦福持续深造，盼愿通过剖判东谈主脑的使命方式来遐想更好的 AI 家具。

其暴露：“业界的使命资格让我详情了我方感神往的边界。回到校园之后，我发现其实读博是曲常远程的，像咱们可能好几年齐找不到一个推行患者，发出来一篇论文好几年就曩昔了，因此必须有顽强的信念来让我方坚执下去。”

参考贵寓：

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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