人工智能“读心”之探

李伟

人工智能（AI）直接读取思维已不再是科幻小说中的情节，而是正在成为现实。AI“读心”可以让我们更好地了解大脑的工作原理，也可以为一些临床诊断和治疗提供新的手段。

据英国《自然》杂志报道，美国得克萨斯大学的科学家在大型语言模型（LLM）的助力下，开发出一种“读心机”，虽然它不能直接让人“说真话”，但可以将大脑活动转换成清晰的图像或语句呈现出来。这种借助AI的“读心机”打破了人们的认知。

AI如何“读心”

“读心”即“思维解码”，是指直接从大脑中提取和解析思维的过程。这个过程涉及神经元活动模式的识别，以及将这些模式与特定的思维或感知相关联。

美国得克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发的系统，名为语义解码器，它是一种新型AI系统，只需分析功能磁共振成像（fMRI）数据，就可以通过非侵入性方式将参与者大脑中所想的语句甚至图像呈现出来。

fMRI设备

值得一提的是，该系统部分依赖于大型语言模型，而这种模型正是AI聊天软件 ChatGPT 的基础。AI可以利用机器学习、深度学习等算法，从大量的训练数据中找到大脑活动与思维内容之间的关联规律，并根据这些规律来预测或重建未知的思维内容。假设我们想要从一个人的大脑活动中重建他看到或想象的图像，可以先让这个人观看一些图像，同时记录他的大脑活動数据。然后让AI学习这些图像和受测者大脑活动数据之间的对应关系，从而建立一个模型。最后，AI可以用这个模型根据受测者新的大脑活动数据，生成与之匹配的图像或语句。

在模型训练阶段，科学家让受测者躺在fMRI设备中，在接受fMRI扫描的同时，从耳机中听取播客故事。研究人员利用基于GPT-1的大型语言模型，将受测者fMRI数据显示的大脑活动与播客故事的语言特征联系起来。

受测者分阶段听了十几小时播客故事后，就进入模型应用阶段。研究人员让他听一个全新的故事，然后让语义解码器根据受测者的大脑活动输出语句，描述其听到的故事。实验结果显示，该系统能够根据受测者的fMRI数据，描述出他听到的故事。虽然准确率达不到100%，但语义解码器能读出受测者大脑中思考的故事大意。

除了可以将语音解读出来外，这个系统还能解码视频、图像。研究人员让受测者观看一段没有语音及文字的动画视频，然后语义解码器可以根据受测者的大脑活动输出语句，描述视频的内容。

这项研究的主导者，得克萨斯大学奥斯汀分校神经科学和计算科学教授胡斯表示，语义解码器须一对一量身定制。受测者要经过一段时间的训练——既是训练自己，也是训练解码系统。在接受解码时，受测者要保持静止状态，并将精神集中在他正在听的故事上，这样该系统才能真正发挥作用。研究团队曾对没有接受过任何训练的受测者进行测试，其解码结果与实际情况相差甚远。

粗糙的技术和有限的数据

得克萨斯大学的这项研究并非全球首例。尽管还不能完全解码人类的思维，但各国的研究人员在这方面持续发力，并不断取得进展。

2021年5月，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究团队开发出利用AI从大脑信号中解码视频画面的方法。首先，受测者观看一些视频片段，解码系统记录他们的大脑信号数据。然后，研究人员用一个基于卷积神经网络（CNN）的模型，将数据转换成视频画面的特征向量。最后，由一种名为图像生成网络（IGN）的技术，对这些特征向量进行优化和修复，得到清晰的视频画面。

导出脑部信号

今年3月，日本京都大学的科学家使用AI成功解码人们看到或在大脑中想象的图像，以及他们正在听或者想象的语句。京都大学的研究人员表示：“我们提出了一种新的图像重建方法。图像的像素被优化，使其深层的神经网络特征与人类大脑活动的多个层面相似。”

该技术的核心在于：当人们观察一幅图像时，会在脑海中复刻这幅图像。AI通过特定的算法将受测者大脑中的fMRI信号和图像的深度神经网络特征相关联，继而训练出可以读取人类思维的能力。

需要强调的是，目前的研究大多依赖于粗糙的大脑成像技术和有限的数据。因此，这类系统能解码的思维种类和精确度都比较有限。此外，延时也是一个有待解决的问题。仪器与人的交互、读取和处理信息都需要时间。而且，不同的人大脑活动方式有差异，这对于系统的适应能力也是一个不小的挑战。

现有的解码器工作时，需要受测者躺在特定的仪器中，且保持静止，这样才能收集到可靠的数据。这种苛刻的要求是该系统推广和应用的障碍。

通过“走神”建立屏障

随着大脑成像技术的发展和更多的数据可用，科学家有望训练出能解码更复杂、更精细思维的AI。这不仅能使我们更深入地了解大脑和思维的运作模式，也将开启全新的交流方式。

不过，AI直接读取思维还需要更多的科学依据和技术支持。目前，AI只能解码一些简单的思维内容，而对于复杂和抽象的内容，则还没有有效的解读方法。此外，AI还需要更高效和精确的大脑监测仪器，以及数据分析方法，以加快解码的速度，并提高准确度。

能读取思维的AI必然带来一系列道德和伦理问题。例如，谁有权“访问”某个人的思维？如何保护“思维隐私”？这些都是在开发这项技术时必须面对和解决的问题。

解码系统捕捉大脑中血液变化情况

胡斯教授表示，现阶段不必担心该技术会对人类隐私带来威胁，因为每次“读心”实验的成功都需要受测者高度配合。“如果你不想被机器读取你的思维，那么可以通过‘走神来建立无懈可击的屏障。”

“不断评估大脑解码器对人类心理隐私的影响，这是至关重要的。”研究者杰瑞·唐博士说。他指出，目前的研究结果显示，该技术尚不能应用于侵犯个人心理隐私的活动。

AI“读心”在医学领域的应用更值得关注。例如，利用AI读取思维，可以帮助失语症患者恢复语言交流能力，给那些因疾病而丧失说话能力的患者带来新的希望，甚至帮助植物人恢复意识。

编辑：姚志刚  winter-yao@163.com