腦機介面使嚴重癱瘓的女性透過數位化身說話
背景
加利福尼亞大學舊金山分校（UCSF）和加利福尼亞大學伯克利分校（UC Berkeley）的研究人員開發了一種腦機介面（BCI），使一位因腦幹中風而嚴重癱瘓的女效能夠透過數位化身說話。這是首次透過腦訊號合成語音和面部表情。該系統還能以每分鐘近 80 個單詞的速度解碼這些訊號為文字，這相較於商業可用技術有了巨大的改善。研究過程和成果
UCSF 的神經外科主任 Edward Chang 博士與他的團隊在幾次研究中展示了將腦訊號解碼為文字的可行性。而在這次研究中，他們更進一步實現了將腦訊號解碼為豐富的語音，同時還能還原對話中使人臉部活潑的表情。 研究人員在女性病患的大腦表面植入了一個紙片般薄的矩形電極，這些電極位於團隊發現與語音密切相關的大腦區域上。這些電極攔截了本應該傳送到舌頭、下顎、喉嚨以及面部肌肉的腦訊號。一個存取到她頭部的埠的電纜將這些電極存取到計算機銀行。幾個星期裡，該參與者與團隊合作，透過重複不同短語的方式訓練系統的人工智慧算法，使其能夠識別與不同聲音相關的大腦活動模式。這種訓練方式是基於學習音素（phonemes）而不是整個單詞。音素是構成口語單詞的基本單位，就像字母構成書寫單詞一樣。這項技術只需要學習 39 個音素就能解碼任意英文單詞，而且提高了系統的準確性和速度。 研究團隊還為合成語音開發了一個算法，並根據病患受傷前的演講記錄個性化地調整了語音，使之聽起來像她在婚禮上發表的演講。他們使用由 Speech Graphics 開發的模擬和動畫化面部肌肉運動的軟體來為數位化身新增面部動作。研究人員建立了定制的機器學習過程，使這款軟體能夠與女性病患試圖說話時從她的大腦傳遞出的訊號相匹配，將這些訊號轉化為數位化身的面部運動和表情。意義和前景
這項研究突破了以往的約束，為那些失去說話能力的人提供了一種新的溝通方式。如果能將這項技術發展成 FDA 批準的系統，將為這些病患帶來實質的改變，使他們能夠恢復到更自然的說話和交流方式。此外研究團隊還計劃開發一種無線版本的腦機介面，這將不再需要使用者與裝置物理存取。這項技術的應用，不僅能增加使用者的獨立性，還對他們的社互動動帶來深遠的影響。結論
腦機介面的發展對於那些失去說話能力的人來說是一個非常重要的突破。這項技術的迅速發展和不斷改進有望幫助這些人恢復常規的溝通能力，同時還能提高他們的生活質量。未來，隨著更多的研究和技術突破，腦機介面可能會在更廣泛的領域應用，並帶來更多革命性的創新。我們期待這項技術能在不久的將來取得 FDA 的認可，並實現商業化，讓更多需要的人受益。DigitalAvatar-腦機介面,嚴重癱瘓,數位化身,說話
