提升意念打字技巧，分钟输入90字符，准确率超99%

令人惊讶的是，脑机接口技术已经取得了显著进展！

一位截瘫患者能够通过“意念”输入文字，平均每0.5秒就能输出一个字母。

其准确率也非常惊人，达到了99.1%。

他只需在脑中“手写”字母，系统便会自动识别并生成，一分钟能输入90个字符。

虽然这段文字的书写效果不尽如人意，但仍然得到了《自然》杂志的认可。

有趣的是，在此之前，这位患者在另一个实验中尝试用“意念”移动光标进行打字，但一分钟只能准确输入13.4个字符。

这一研究成果引起了学术界和网友的广泛关注。

在祝贺的同时，一位华盛顿大学的教授甚至表示：“我打的速度还不如他！”

这位代号为T5的患者脑中植入了两个来自BRAInGate的电极阵列，每个阵列包含96个电极。

实验最初面临的第一个挑战是如何识别用户何时开始书写字母。

最终发现，原本用于语音识别的模型能够完成这一任务。

解决该问题后，研究人员发现书写单个字符时的脑部活动模式相对固定，并始终集中在特定区域。

书写形状相似的字母如“b”和“p”所用的区域也十分接近。

这表明，即使经历多年瘫痪，运动皮层中的神经表征依旧存在。

经过人工标注后，这些数据便可作为基础数据集。

接下来的步骤是开发算法，研究人员选择了循环神经网络（Recurrent Neural Network，简称RNN）。

RNN擅长处理连续数据，正适合本次研究中连续书写句子的需求。

尽管RNN功能强大，但它的一个缺点是需要大量数据，否则易出现过拟合。

这次参与研究的被试只有T5一人，而且他并不愿意每天花费数小时进行重复书写以提供数据。

不过，研究团队采用了数据增强技术，即对每个图像数据进行细微的变化，比如旋转、缩放或镜像翻转，从而增加数据的多样性。

在输入英文字符时，除了26个字母，还需要一些常用的标点符号。研究人员要求T5用>代替空格，用~来表示英文句号，因为单个点不易识别。此外，还包括逗号、顿号和问号。

不过，数字没有被加入本次研究，可能是因为研究人员认为区分“z”和“2”有些困难，将在未来的研究中解决。

训练初期的数据仅有242个句子，随后每天逐步增加，最终总共有572个句子和31,472个字符。

为了提高准确率，研究团队还设计了一套专用于脑机接口的字母表，以便更好地处理相似字母之间的混淆，虽然这需要一定的学习成本。

接下来进入志愿者测试阶段，根据屏幕提示，志愿者在脑中逐个字母地复制书写，字符经过识别后显示在屏幕上。

测试结果显示，从大脑“手写”字符到其在屏幕上显示的过程存在0.4到0.7秒的延迟。

整体来看，志愿者平均每分钟可以输入18个单词，90个字符，字符错误率仅为5.9%。

在引入类似手机自动纠正的预测语言模型后，字符的准确率进一步提高至99.1%，单词的错误率也从25.1%降低到了3.4%。

此外，志愿者还进行了自我创作，不用复制，自己“书写”句子的情况下，每分钟也可打出73.8个字符，经过预测语言模型纠正后，准确率超过了97%。

最后，为了挑战极限，研究人员还训练了一个新的RNN，要求用户在写完整个句子后再集中处理，该方法的正确率高达99.83，但用户无法获得实时反馈。

实际上，这项研究是BRAInGate项目的一部分，该项目由多家机构联合开展，包括布朗大学和美国生物技术公司CybeRkinetics，专注于脑机接口技术，旨在帮助神经系统疾病、损伤或失去肢体的患者恢复交流、行动和独立性。

此前，该项目已实现脑机接口信号的无线传输，使患者能够在家中轻松上网观看视频。

斯坦福大学霍华德·休斯医学研究所（HHMI）的研究员、论文作者之一Krishna Shenoy表示，此次研究的最大创新在于破译与手写笔记相关的大脑信号，使截瘫患者能快速且准确地输入文字。

论文的第一作者、来自斯坦福大学的Frank Willett博士表示，他们将开源整个研究的代码和神经数据。

目前，这项技术尚未发展为一个完整的临床商业系统，毕竟测试仅在一位患者身上进行。接下来的研究将扩展测试人群、打字功能（如编辑和删除）以及字符集（包括大写字母和其他语言）。

我们能否梦想出一种汉语输入方式呢？

此外，还有一些因素值得探讨，例如成本和风险。华盛顿大学的生物工程系学者Pavithra Rajeswaran和电气与计算机工程系学者Amy Orsborn表示，这项研究仍需经过实验验证，电极植入大脑的费用和风险是否合理。

受益的不仅仅是瘫痪患者

除了瘫痪患者外，还有因其他疾病导致打字困难的人们也对此感到兴奋！

例如闭锁综合症患者，由于部分神经损伤导致身体部分机能退化或消失，虽然意识清醒，但无法进行语言交流。

还有重复性压力损伤（RSI），如因长时间使用鼠标或不当打字造成的鼠标手、腱鞘炎等。

一位RSI患者表示，他希望能够有一个模仿鼠标滚轮的功能，但网友回应称，使用脚踏板或眼球追踪的方式比侵入性脑机接口要简单得多。

看到这个消息，网友们纷纷展开了想象。有些人意识到，想象自己用手书写与直接在脑海中构思轨迹是不同的体验，不知哪种方式更易被识别。

那么，你是否也想试试在脑中书写呢？