清華推出“腦機(jī)繪夢”，把腦電信號變成繪畫元素！

大數(shù)據(jù)文摘出品

將腦電信號變成抽象畫作？

這又是什么黑科技，難不成馬斯克又開了neuralink的發(fā)布會？

其實(shí)不然，這是在8月25日的造物節(jié)現(xiàn)場，清華大學(xué)未來實(shí)驗(yàn)室拿出的“腦機(jī)繪夢”系統(tǒng)。

據(jù)了解，在現(xiàn)場，科幻作家、雨果獎(jiǎng)得主郝景芳與現(xiàn)場觀展的小學(xué)生小軒（化名）就率先體驗(yàn)了一把腦機(jī)繪夢。

郝景芳和小軒戴上設(shè)備后，系統(tǒng)根據(jù)二人的腦波分別生成了一幅抽象圖畫。

在體驗(yàn)結(jié)束后，郝景芳還指著“腦機(jī)繪夢”生成的抽象畫表示，畫面與她當(dāng)時(shí)的心境有相通之處，“我自由翱翔在繁星點(diǎn)點(diǎn)的夜空下，下面是未來世界，人與自然、科技和諧相處”。

體驗(yàn)結(jié)束后，郝景芳和小軒還根據(jù)自己的感受各創(chuàng)作了一篇微小說，這兩篇微小說也與系統(tǒng)生成的兩幅風(fēng)格不一的抽象畫相映成趣。

清華大學(xué)未來實(shí)驗(yàn)室主任徐迎慶解釋，“腦機(jī)繪夢”系統(tǒng)是把這些腦電信號變成一個(gè)個(gè)繪畫元素，生成一幅抽象畫。當(dāng)然，系統(tǒng)無法捕捉夢境或者人的思緒的具體內(nèi)容。

如果是好夢，系統(tǒng)會生成色調(diào)明快溫暖的畫面；如果是噩夢，系統(tǒng)生成畫面的將會偏冷暗凝重。

從造物節(jié)上的首秀就能看出，對于用戶來說，只需要在進(jìn)入夢鄉(xiāng)之前戴上一個(gè)“帽子”，讓腦機(jī)系統(tǒng)捕捉到入睡時(shí)的腦電波情況就行了。

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)公開的資料進(jìn)行解讀，他們認(rèn)為，夢境可視化是致力于對人的潛意識、無意識狀態(tài)下的隱性認(rèn)知狀態(tài)進(jìn)行顯性化呈現(xiàn)。

而在腦機(jī)繪夢背后，他們主要是通過核磁共振成像和近紅外線光譜儀來監(jiān)控睡眠狀態(tài)下大腦的熱量變化及其活躍性，獲取相關(guān)生理標(biāo)志性電信號，同時(shí)通過對測量期間意識的復(fù)盤，利用可視化等技術(shù)，再現(xiàn)睡眠或夢境中大腦活動(dòng)期間的思維映像，同時(shí)結(jié)合自主學(xué)習(xí)的人工智能分析，應(yīng)用創(chuàng)意設(shè)計(jì)手法對夢境的符號進(jìn)行重構(gòu)和解析。

聽上去似乎很容易，但根據(jù)知乎用戶@溫戈介紹，要實(shí)現(xiàn)腦機(jī)繪夢，背后的技術(shù)難點(diǎn)還真不少。

首先就是對腦電信號的篩選過濾。人的大腦每秒可以計(jì)算大約100億比特的數(shù)據(jù)，即使是在做夢，人的身體機(jī)能在大腦的指揮下仍然正常運(yùn)轉(zhuǎn)，生物信號始終存在。面對如此大的信號數(shù)據(jù)量，如何篩選出符合夢境內(nèi)容相關(guān)信號的特征？

其次，當(dāng)通過自定義的生物信號過濾器等模塊獲得了最終想要的夢境相關(guān)信號，隨后應(yīng)該如何表達(dá)？如果只是信號的參數(shù)與曲線，顯然還是太過于原生且晦澀難懂了，既然這個(gè)項(xiàng)目是生物、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)、美術(shù)的融合，那么應(yīng)該讓什么樣的參數(shù)信號去對應(yīng)到什么樣的顏色與圖案呢？

最后，人類的夢境內(nèi)容即使失真，但是場景與劇情通常來說是連續(xù)的，這一秒夢見一家餐館，下一秒可能進(jìn)入餐館與朋友就餐也可能進(jìn)入隔壁的診所看望家人。換而言之這個(gè)項(xiàng)目如果想要達(dá)到結(jié)果準(zhǔn)確，不僅僅要對某個(gè)時(shí)刻人類的"夢境"信號進(jìn)行解讀，還要能對一組連續(xù)的信號進(jìn)行解釋，并最終還原出用戶準(zhǔn)確的夢境內(nèi)容。

同時(shí)，在腦機(jī)繪夢的過程中，系統(tǒng)不會直接看到參與者的夢境，而是通過捕捉參與者的腦電波，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和算法設(shè)計(jì)，生成的獨(dú)一無二的畫作。也就是說，這個(gè)項(xiàng)目完全是基于神經(jīng)科學(xué)和腦科學(xué)的生理信號和腦電信號的采集、數(shù)據(jù)處理和分析以及算法設(shè)計(jì)，并不會侵犯個(gè)人隱私。

“腦機(jī)繪夢”系統(tǒng)由清華大學(xué)未來實(shí)驗(yàn)室的陳赟冰博士領(lǐng)銜研發(fā)，項(xiàng)目組的成員來自各個(gè)不同的領(lǐng)域，從計(jì)算機(jī)、腦科學(xué)，到藝術(shù)設(shè)計(jì)等專業(yè)。陳赟冰介紹，目前系統(tǒng)內(nèi)有十幾種風(fēng)格的抽象畫作，這些畫作有借鑒中西方大師的作品風(fēng)格，也有自主藝術(shù)設(shè)計(jì)的創(chuàng)作。

在“腦機(jī)繪夢”實(shí)驗(yàn)過程中，陳赟冰團(tuán)隊(duì)還將夢境療愈和藝術(shù)心理學(xué)相結(jié)合，從聽覺、嗅覺、觸覺、認(rèn)知等很多角度設(shè)計(jì)產(chǎn)品，獲得了一些智能家居產(chǎn)品的專利，如“控夢香薰”“塑夢音響”等。這些產(chǎn)品可以引導(dǎo)和改善人的“夢境”，以達(dá)到療愈效果。

例如，當(dāng)穿戴設(shè)備捕捉到人在做噩夢時(shí)，可以觸發(fā)智能家居開關(guān)，通過打開微弱的燈光、播放輕柔的音樂或者釋放淡淡的香味，來引導(dǎo)“夢境”的走向，療愈內(nèi)心的緊張或痛苦。該項(xiàng)目可用于睡眠檢測、健康管理，以及為精神和心理障礙患者服務(wù)。

清華的這波大動(dòng)作在網(wǎng)上也引起了眾多討論。

不少網(wǎng)友都表示，清華這項(xiàng)技術(shù)也太“逆天”了吧。比如在一本小說寫完之后，作者可以直接通過“腦機(jī)繪夢”來制作視頻，這對于小說的表現(xiàn)力和想象力都能起到相當(dāng)大的助力作用。

網(wǎng)友@歲月靜好十分看好腦機(jī)繪夢的研究和應(yīng)用前景，夢境可視化是致力于對人的潛意識、無意識狀態(tài)下的隱性認(rèn)知狀態(tài)進(jìn)行顯性化呈現(xiàn)。

主要有抽象可視化與具象可視化兩種手段。抽象可視化即在夢境數(shù)據(jù)生理指標(biāo)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)夢境維度分析模型；具象可視化是通過核磁共振成像和近紅外線光譜儀來監(jiān)控睡眠狀態(tài)下大腦的熱量變化及其活躍性，利用可視化等技術(shù)，再現(xiàn)睡眠或夢境中大腦活動(dòng)期間的思維映像。

鏈接：

https://www.zhihu.com/question/549968800/answer/2646691212

針對腦機(jī)接口近年來受到的爭議，知乎網(wǎng)友@久肆表示，從技術(shù)上說，腦機(jī)接口既不是一輪新的科技騙局，也不是科幻小說中帶有人文主義隱喻的幻想，相反腦機(jī)接口其實(shí)大頭來頭：

早在1929年，就有科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了對人腦神經(jīng)電信號的無創(chuàng)記錄，而在1969年，神經(jīng)學(xué)家訓(xùn)練猴子思考活動(dòng)觸發(fā)神經(jīng)元，從而完成了首個(gè)腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)；1973年，腦機(jī)接口一詞被提出，緊隨其后，又有人發(fā)現(xiàn)對貓進(jìn)行感覺運(yùn)動(dòng)節(jié)律相關(guān)的一系列機(jī)械訓(xùn)練可以提高癲癇發(fā)作閾值——這基本上算是如今神經(jīng)反饋的一個(gè)開頭，而如今，實(shí)時(shí)連續(xù)采集并量化腦電波再通過正向“獎(jiǎng)勵(lì)”的神經(jīng)反饋技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于神經(jīng)疾病治療和提高運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)速度上；而這幾年，馬斯克腦機(jī)接口公司Neuralink的確做出了不少成就，比如給豬植入芯片、讓猴子通過腦電波操控游戲，但說實(shí)話，這和大眾理解的“意識上傳”之間的差距宛如能在水里漂浮起來和橫穿海峽之間的差距。

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同時(shí)他也表示，未來還可以通過神經(jīng)反饋和藝術(shù)療愈，讓腦機(jī)繪夢在心理治療上發(fā)揮更多的作用。