◎數字北京科學(xué)中心

　　不知道大家還記不記得在電影《蟻人2》中，當反派想問(wèn)出主人公的下落時(shí)，給他的朋友路易斯注射了一劑“吐真劑”。這針藥物直接讓路易斯什么都往外說(shuō)，把主人公的情感生活都快抖摟干凈了。

　　而就在近日的《自然——神經(jīng)科學(xué)》上，來(lái)自得克薩斯大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)表了一篇論文，文中提到他們在大型語(yǔ)言模型的助力下，開(kāi)發(fā)出了一種現代“讀心機”，雖然它不能讓你直接“說(shuō)真話(huà)”，但是可以將你的大腦活動(dòng)轉換成清晰的圖像或語(yǔ)言直接表述出來(lái)。

　　原本電影不過(guò)是電影，但現代“讀心機”卻打破了人們的認知。在這種“讀心機”誕生之前，最接近“吐真劑”的設備應該是測謊儀，然而它也是通過(guò)心跳和腦電波等情緒上的起伏來(lái)間接反映人到底有沒(méi)有撒謊。那么這款“讀心機”到底是如何做到的呢？

　　AI如何直接讀取思維？

　　直接讀取思維，或者說(shuō)是“思維解碼”，是指能夠直接從大腦中提取和解析思維的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程涉及諸如神經(jīng)元活動(dòng)模式的識別，以及將這些模式與特定的思維或感知相關(guān)聯(lián)。

　　2023年5月1日，美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員在《自然——神經(jīng)科學(xué)》期刊發(fā)表了研究論文。該研究開(kāi)發(fā)了一種名為語(yǔ)義解碼器的新型人工智能系統，只需要分析功能磁共振成像(fMRI)數據，就可以以非侵入性的方式，將參與者大腦中所想的故事甚至圖像翻譯成連續的文本流。這一系統可能會(huì )幫助那些有精神意識但無(wú)法說(shuō)話(huà)的人(例如，中風(fēng)患者、聾啞人)進(jìn)行清晰的交流。

　　有意思的是，這項研究工作部分依賴(lài)于大語(yǔ)言模型(LLM)，而大語(yǔ)言模型正是最近爆火的人工智能聊天軟件 ChatGPT 的基礎。

　　在訓練系統階段，科學(xué)家們讓志愿者躺在fMRI機器中，在接受fMRI掃描的同時(shí)，從耳機中聽(tīng)取播客故事。在訓練階段，研究人員利用基于GPT-1的大型語(yǔ)言模型，將參與者fMRI數據顯示的大腦活動(dòng)，與播客故事里的語(yǔ)言特征聯(lián)系起來(lái)。

　　志愿者接收幾十個(gè)小時(shí)播客故事后，研究人員會(huì )讓志愿者聽(tīng)一個(gè)全新的故事。這一次，他們要求解碼器根據志愿者的大腦活動(dòng)，輸出語(yǔ)言來(lái)描述志愿者聽(tīng)到的故事。

　　實(shí)驗結果顯示，這一系統能夠根據志愿者的fMRI數據，描述出志愿者聽(tīng)到的故事，雖然達不到100%的準確度，但是它能夠讀出志愿者大腦中想到的故事的大意。

　　除了可以將文字故事解讀出來(lái)外，這個(gè)系統還能解碼圖像內容。在實(shí)驗中，研究人員讓參與者觀(guān)看一小段沒(méi)有語(yǔ)音或文字的動(dòng)畫(huà)視頻，然后解碼器可以根據參與者的大腦活動(dòng)，輸出語(yǔ)言描述視頻中發(fā)生的事件。但這項研究也帶來(lái)了一個(gè)全新的隱私問(wèn)題——一些不懷好意的人是否可以通過(guò)語(yǔ)義解碼器竊取他人大腦中的想法呢？

　　論文通訊作者 Alexander Huth 教授表示，語(yǔ)義解碼器是量身定做的，在使用前需要經(jīng)過(guò)十幾個(gè)小時(shí)的訓練，志愿受試者需要保持完全靜止，并將精神集中在他們正在聽(tīng)的故事，該系統才能真正發(fā)揮作用。研究團隊也在沒(méi)有接受過(guò)培訓的人身上測試了該系統，其解碼結果與實(shí)際相差甚遠。

　　目前的進(jìn)展

　　盡管目前還遠未能完全解碼人類(lèi)思維，但研究人員還是取得了一些關(guān)鍵的進(jìn)步。

　　例如，在今年3月份，來(lái)自日本京都大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)成功地使用AI解碼出了人們看到或在大腦中想象的圖像，甚至是他們正在聽(tīng)的或想象的語(yǔ)言。

　　該研究論文發(fā)表在《生物雜志》網(wǎng)絡(luò )版上。作者說(shuō)：“在這里，我們提出了一種新的圖像重建方法，在這個(gè)方法中，圖像的像素值被優(yōu)化，以使其深層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )特征與人類(lèi)大腦活動(dòng)的多個(gè)層面的解碼相似。”“雖然我們的模型只接受自然圖像的訓練，但我們的方法成功地將重建過(guò)程推廣到人工形狀，這表明我們的模型確實(shí)‘重構’或‘生成’大腦活動(dòng)的圖像，而不是簡(jiǎn)單地匹配樣本。”

　　該項技術(shù)的核心在于當人在觀(guān)察一幅圖像時(shí)，會(huì )在腦海中復刻這張圖像，AI通過(guò)特定的算法將志愿者的fMRI信號和圖片的DNN(Deep Neural Networks深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ))特征關(guān)聯(lián)，繼而訓練可以讀取你思維的AI。

　　不過(guò)需要強調的是，目前的研究大多依賴(lài)于粗糙的大腦成像技術(shù)和有限的數據。因此能解碼的思維種類(lèi)和精度都還有限。

　　除了準確度，延時(shí)也是一個(gè)有待解決的問(wèn)題。儀器與人類(lèi)的交互讀取處理信息等都需要時(shí)間，且不同的人大腦的活動(dòng)方式也有差異，這對于系統的處理性能也是一個(gè)不小的挑戰。

　　此外，fMRI需要參與者躺在特定的機器里才能收集到可靠的數據，這種苛刻的條件要求會(huì )對未來(lái)的推廣帶來(lái)不小的阻礙。

　　未來(lái)的可能

　　未來(lái)，隨著(zhù)大腦成像技術(shù)的進(jìn)步和更多的數據可用，我們將有可能訓練出能夠解碼更復雜、更精細的思維的AI。

　　這不僅可能使我們能夠更深入地理解大腦和思維，也可能開(kāi)啟全新的交流方式，如幫助行動(dòng)困難的人群直接用思維控制界面，或者可以理解語(yǔ)言障礙人群的思維。

　　然而，能讀取思維的AI也帶來(lái)了一系列道德和倫理問(wèn)題。例如，誰(shuí)有權訪(fǎng)問(wèn)我們的私人思維？我們應該如何保護思維隱私？這些都是在開(kāi)發(fā)這項技術(shù)時(shí)必須面對和解決的問(wèn)題。

　　目前，我們還暫時(shí)不用擔心該項技術(shù)會(huì )對人類(lèi)隱私帶來(lái)什么威脅，因為每個(gè)實(shí)驗的成功進(jìn)行都需要志愿者的高度配合。如果你不想被機器讀取到你的思維，可以通過(guò)走神來(lái)樹(shù)立無(wú)懈可擊的屏障。

　　總的來(lái)說(shuō)，AI直接讀取人類(lèi)思維是一個(gè)充滿(mǎn)挑戰和機遇的領(lǐng)域。它和其他所有的革新科技一樣，是一把雙刃劍，它可以為人類(lèi)提供福祉，也可能剝奪人類(lèi)的隱私，引起巨大的倫理問(wèn)題。如何發(fā)展它，如何利用它，都是值得我們深入思考和探討的。

　　(文章源自微信公眾號數字北京科學(xué)中心)