「利用 AI 解碼腦波」京都大學科學家開發出的 AI， 能讀懂你腦子裡在想什麼

日本人的科技發明真的沒有極限，或許在不久後的將來，真將如好萊塢電影般，人類透過 AI 就可以解析大腦中的所看、所見和所聞。雖然聽起來很不可思議，但在由一群「看不見極限」的日本團隊研究下，這種如科幻小說般的劇情，正逐步地在我們的現實生活中上演。

日本京都大學神谷研究所（KamitaniLab）的四位科學家（Guohua Shen、Tomoyasu Horikawa、Kei Majima、Yukiyasu Kamitani），在 2017 年 12 月底將此次的研究成果公布在了人工智慧解析平台 BioRxiv 上。儘管還位於初步階段，但確實已經讓 AI 擁有了解碼人類腦波的能力。

▲ 京都大學的研究團隊，於近日在人工智慧解析平台 BioRxiv 上發表了團隊研究結果。

看過不少電影、影集的人大概都知道，大腦中的「前額葉」是用來管理人類記憶、感情、推理與思想的，但其餘的大腦部位是負責什麼樣的功能，一般人就不是非常清楚了。

▲ 不少電影、戲劇都將前額葉被切除的人物，塑造成無情感的角色。

過去在人類的腦部領域使用的 AI 技術，大多都是在醫療上的電腦掃描 (CT) 和磁力共振 (MRI)，這兩種技術均可以在電腦上進行簡單的二進位圖像重建，譬如簡單圖形構成或者黑白的字符等等。

但神谷研究所的四位科學家開發出的，是一種基於 AI 技術上的深度神經網路來「解碼」人類的腦中思想。這項新技術將有助於未來科學、醫療與其他領域的學者，有能力解析人腦中更複雜的分層（深度）圖像。

根據論文中的資料來看，這些給受試者的實驗物（圖片和照片）已經非常複雜，不但具有多層的色彩與圖像結構，更有許多動物的圖片與色彩複雜的玻璃照片。

該團隊創造的 AI 在讀取人類的腦波後，能夠根據對象腦波中顯示的影像，創造出相對應但較為模糊的顯示圖片，這種從人類大腦活動中「可視化」感知過程的技術，團隊將其稱呼為「深度圖像重建」（Deep Image Reconstruction）。

▲從三位實驗對象的腦中構築出的圖像。（圖／翻攝自論文《 Deep image reconstruction from human brain activity》

研究團隊中的成員 Yukiyasu Kamitani 在接受外媒《CNBC Make It》採訪時表示，「我們一直在研究如何通過觀察一個人的大腦活動，來重新構建這個人所看到的圖像」。

其他小組成員補充道，以前的方法是假設一個圖像是由像素或簡單的形狀所組成的，但是透過研究後我們發現，人類大腦處理視覺情報的方式並非如此，而是「分層」的記憶。譬如擷取圖像、色彩特徵，或者是其他細節處作為線索。

為了進行這項實驗，研究團隊在去年十個月的時間中，給三位實驗對象展示了一些圖像、照片、人工製作的幾何圖形等等，又或者是一些英文字母順序排列的圖案。

▲ 該流程圖擷自京都大學神谷研究所發表《Deep image reconstruction from human brain activity》論文，該圖解釋了 AI 可視化是如何被「解碼」。

由於人類的視覺情報主要是經由大腦枕葉（Occipital Lobe）的視覺區域負責處理，因此研究團隊在這個視覺區域利用（Functional Magnetic Resonance Imaging ，fMRI）做測試，然後將在這個區域取得的資訊，送往深度神經網路（Deep Neural Network，DNN）進行進一步得解碼。

DNN 會藉此模擬出大致的輪廓，最後一步在交給深度生成神經網路（Deep Generator Network，DGN）進行細節繪製。

▲ 有沒有深度生成神經網路（DGN）差異很明顯。

Yukiyasu Kamitani 認為這項研究成果與過往最大的不同，在於如今可以通過想像的方式與記憶中的圖像，來重新構建一個人的視覺圖像。Yukiyasu Kamitani 進一步向《CNBC Make It》強調，未來透過技術的發展和進步，這項應用的潛在發展和周邊應用是超乎想像的！

可視化技術可以讓一般人進行簡單的藝術創作，甚至未來進行高難度的繪畫創作也並非不可能，在醫療領域，可視化技術能讓我們與精神病患、植物人病患，進行比現在更深度的交流與對談，未來有一天，或許可以讓我們能夠通過「想法」進行溝通。

 參考連結：CBNC