「傳音入密」不再是空想功夫──解碼腦波訊號

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撰文|王冠云

知名金庸武俠小說《天龍八部》中,虛竹得到段延慶以「傳音入密」之術,得知珍瓏棋局的走法,即使自己全然不懂棋,也被當成天才棋藝神僧。若將場景轉移到現代腦科學工程現場,使用「腦對腦介面(brain to brain interfaces)」,讓我們不用開口、不用身體任何指示動作、不用先練好上乘內功,也可以「傳音入密」,指導遠方的某個人玩俄羅斯方塊。

●腦對腦溝通系統是什麼?

Jiang、Stocco、Losey、Abernethy、Prat和Rao等人,發明了一個他們命名為「BrainNet」的系統,這是現在世界上第一個多人的腦對腦溝通介面,這個系統可以讓三個人同時來參與一種類似俄羅斯方塊的遊戲,玩法是讓這三個人分別處在不同的房間,再讓其中兩個人擔任「訊息寄送者」,另一個人擔任「訊息接收者」,訊息寄送者的電腦畫面中,可以看到俄羅斯方塊遊戲的全貌,他們會看到一個即將落下的方塊,必須選擇要不要把那個方塊轉向,目的是為了消除底下的那一行方塊,獲得積分,所以訊息寄送者必須要傳送是否要轉向的訊息,訊息接收者會分別收到來自於兩方的訊息,再判斷是否需要把方塊轉向。

這個「BrainNet」系統牽涉到許多不同的技術,包含腦電圖(electroencephalography, EEG)、穿顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS),還有機器學習的演算法、高效能的計算機來協助即時解碼這些來自於大腦的訊號。

腦對腦溝通介面首先需要收集訊息寄送者的腦電圖資料,腦電圖是一個非侵入性的神經影像技術,在頭殼外部安裝電極之後,可以接受發自大腦皮質層的微弱電訊號。在「BrainNet」系統中,訊息寄送者在看完俄羅斯方塊圖形之後,電腦螢幕畫面會出現「旋轉」與「不旋轉」兩種選擇,這兩種選擇所代表的LED閃光頻率各有不同,分別為17赫茲和15赫茲,由於閃光頻率的不同,在訊息接收者選擇選轉或不旋轉之後,要提高注意力看著其所代表的LED閃光,如此一來會讓腦電訊號有不同的反應,再搭配能即時運算的強大計算機系統,就能辨識出訊息寄送者的決策。

收集到來自於腦電圖資料的決策之後,再將訊號轉成固定頻率的脈衝波。訊息接受者是利用穿顱磁刺激這項科技接收來自訊息寄送者的訊息,穿顱磁刺激也是一個非侵入性的技術,能夠傳送神經刺激至大腦。透過穿顱磁刺激接收到的脈衝波有一個「閾值」,超過閾值的話,會在眼前看到閃光,這個訊息意味著「旋轉方塊!」,兩個不同的訊息寄送者的決策會分別呈現,讓訊息接收者彷彿「聽到」來自遠方的指示一樣,在沒有任何人在身旁的情況之下,能做出眼前俄羅斯方塊遊戲的適當決策。

●腦對腦介面的可能應用

最後,這個「BrainNet」測試出來的結果達到了蠻高的正確率,儘管訊息接收者沒有辦法看到遊戲的全貌,但是他們仍然有大約80%的正確率能準確回答要不要旋轉俄羅斯方塊,從而正確的消除雖然看不到但是確實存在的底下一行方塊,獲得更高的積分。

根據ML Memoirs的文章報導,這個團隊的研究者認為,這種腦對腦介面可能是未來的一種溝通方式,尤其可以被神經癱瘓且無法進行溝通的腦傷患者使用,這種直接從大腦解碼並且傳送訊息給他人的方法,很可能是他們得以即時又直接地與人溝通的唯一方式,讓沒有辦法行動、發生的個體,也擁有可以和人溝通的機會。除此之外,「BrainNet」的開發還涉及了多人一起參與,因此,多人的「社交神經網路」也很有可能可以在未來被實現。

這項劃時代發明的出現,讓暗通款曲的傳音入密神功不再只是武俠小說中的情節,沒有高深「內力」的現代人,若是真的像段延慶一樣腿不能動、口不能言,至少還可能透過大腦訊號,傳遞訊息給遠方的另一人。

俄羅斯方塊的玩法是你必須決定那些下落的方塊要怎麼排列,若有一整個橫排都被方塊填滿的話,那一排就能被消除並且獲得遊戲積分。

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參考資料:

  1. Jiang, L., Stocco, A., Losey, D. M., Abernethy, J. A., Prat, C. S., & Rao, R. P. BrainNet: a multi-person brain-to-brain interface for direct collaboration between brains. Scientific reports, 9(1). (2019).
  2. Stacy Stanford. Brain to Brain Interfaces — No Longer in the Realm of Science Fiction. ML Memoirs Medium. (2018).

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