合上这本厚厚的神经学专着,林陕起身,舒展了一下久坐而发酸的肩背。
书房里堆积如山的外文典籍还散发着淡淡的油墨味,纸上密密麻麻写满批注、推导公式与手绘的大脑皮层分区草图。
理论框架已经搭建完成,但纸上推演终究只是纸上推演。想要验证神经信号捕捉的可行性,必须落到实验上。
他没有立刻去尝试读取复杂的思维,按照他推演的方案,第一步要做的,仅仅是捕捉大脑最基础、单一的意向信号。
不是完整念头,不是记忆画面,只是最简单的二元选择,是或者否。
林陕把谢邈家的地下车库也改成了实验室。
屏蔽电磁干扰的铜箔墙面,恒温恒湿,隔绝外界杂散电波对微弱神经生物电信号的干扰。
一台他牵头组装的多通道脑电采集设备静静摆在实验台,电极阵列是定制加工的柔性银氯化物电极,纤细如发丝,搭配导电凝胶,可以紧贴头皮,采集大脑皮层传出的毫伏级微弱生物电。旁边配套前置放大器、信号滤波模块、高速模数转换卡,还有一台高性能工作站,专门用来处理海量原始脑电数据流。
谢邈被林陕叫到地下实验室,进门看见这套设备,眉头微挑。
“你准备现在就动手?读取人的想法?”
“谈不上读取想法。” 林陕一边调试放大器参数,指尖在工作站键盘飞快敲击,屏幕上滚动着实时滤波算法代码,“人脑的思维是海量神经元同步放电交织形成的混沌信号,想要直接提取完整念头,现阶段完全不可能,我们的第一个实验目标很简单,只识别受试者主观的二元意向,受试者心里想着‘是’,或是想着‘否’,设备区分这两种状态对应的脑电特征,算是最基础的思想信号接收。”
谢邈看着那一排细密电极:“这东西安全吗?”
“只是采集,不是向大脑输入电刺激,只被动拾取头皮表面的生物电,没有任何侵入,不会损伤脑组织。” 林陕抬眼:“你来当受试者怎么样?不行的话,我只能去弄来那些流浪猫流浪狗了。”
“你就放过那些猫猫狗狗吧,这个实验我也算是为人类进步做贡献了。” 谢邈干脆坐到实验椅上。
林陕小心地将导电凝胶均匀涂抹在电极阵列触点,轻柔地把柔性电极帽戴在谢邈头上,调整位置,保证每一个触点都和头皮紧密贴合。
一根根细导线从电极帽延伸而出,接入前置放大器。
“接下来我说指令,你不要出声,只在心里去想。不要有面部动作,不要眨眼,尽量保持身体静止,肌肉收缩会产生肌电噪声,会淹没大脑微弱神经信号。” 林陕叮嘱,目光看向屏幕:“第一轮,你在心里想‘是’‘没错’‘对’‘可以’这类肯定式的想法,持续十秒。”
谢邈闭目,摒除杂念,内心专注地想着:是。
工作站屏幕上,原本杂乱起伏的波形曲线,缓缓发生变化。
无数杂乱的噪声被林陕预先写好的自适应滤波算法剔除,保留下来的脑电波形在时域图、频域图上不断刷新。
a波、β波的功率谱实时计算,程序持续提取特征向量,十秒结束。
“休息三秒,现在心里想‘否’‘不是’‘不要’‘不可以’这类否定式的想法,同样保持十秒。”
谢邈依言,在心底切换念头。
屏幕上的波形再次改变。两种心理意向对应的脑电特征有着细微但可被算法识别的差别。
单纯肉眼很难分辨,但经过特征提取、降维之后,分类模型能够捕捉这两种神经放电模式之间的边界。
林陕盯着屏幕,低声自语:“‘是’对应的前额叶β频段能量升高,‘否’的信号在顶叶区域出现特征衰减,特征向量聚类分化明显。”
他连续重复多轮采集。交替让谢邈在心中默念是、否,反复采样,积累数据集。
每一轮采样完成,系统都会把脑电信号特征打上对应的标签,投喂给离线训练的分类模型。
连续半个钟头采集完毕,林陕暂停采集程序,开始运行模型训练。屏幕上模型损失函数曲线不断下降,分类准确率持续爬升。
“好了,测试阶段。” 林陕看向谢邈:“接下来,你随机在心里想‘是’或者‘否’,不用告诉我你想的是哪一个,让设备来猜。”
谢邈闭上眼睛,随机在内心选定意向。
工作站实时抓取脑电信号,特征送入训练好的分类器,短短零点八秒,屏幕角落弹出一行文字:【预测结果:是】。
谢邈睁开眼,略带惊讶:“猜对了。”
再来一轮,谢邈心中想着否。
片刻后屏幕刷新:【预测结果:否】。
连续十次测试,仅仅错了一次。
谢邈摘下电极帽,揉了揉额头,看向屏幕上的数据曲线,语气震撼:“真的能读到心底的选择。
虽然只是最简单的是与否,但……这已经是在接收大脑里的思想信号了。”
林陕盯着屏幕上的脑电图谱,眼神冷静,没有过度兴奋。
“这只是最底层的门槛。我们捕捉到的不是思想本身,只是大脑产生意向时附带的生物电特征模式,相当于看见烟,推断哪里有火,但看不到火焰里面的景象。”
他伸手,点了点屏幕上密密麻麻的频谱图:“人脑一次简单想法,涉及上亿神经元同步放电。现在这套设备,只能拾取头皮表层的综合叠加信号,空间分辨率很低,深层脑区的活动,头皮电极根本探测不到,想要捕捉图像、情绪、感官记忆这类复杂意识,现在这套系统还差得极远。”
他调出刚刚保存的实验日志,在文档里逐条记录本次实验参数:电极阻抗、采样率、滤波截止频率、特征频段范围、模型识别准确率,还有噪声来源分析,眼电、肌电、环境电磁干扰带来的误差。
“但这个实验证明了一件关键的事,主观意识意向,会产生可被外部设备采集、识别的特征神经电信号。”
林陕指尖在实验台边缘轻轻敲击,思绪继续延伸。
“下一步,我们尝试识别更复杂的单一意向,比如在心里想象‘看到红光’或者‘听到一声蜂鸣’,捕捉负责视觉想象、听觉想象对应的神经信号,再往后,才谈得上解析感官信号。”
“等我们能稳定读取大脑想象的视觉、听觉信号,就等于拿到了双向通路的一半,全息构想的后半段,是反向向神经通路注入编码后的模拟感知电信号,让大脑凭空产生感官。”
林陕抬眸,眼底带着一种沉敛的热忱:“读取是验证神经编码规则的手段,只有读懂大脑如何编码感知,我们才知道该用什么样的信号写回去。”
谢邈看着眼前的数据,感慨道:“仅仅分辨是或否,就已经足够颠覆认知,要是传出去,全世界的神经学界都要震动。”
“现在还远远不到公布的时候。” 林陕淡淡说道,“还有无数难题摆在面前,个体神经编码差异巨大,每个人的脑电模式都不一样,模型不能直接跨人复用,信号信噪比太低,一点点情绪波动就会污染特征;更重要的,一旦未来进行神经信号写入,神经保护、认知安全是绕不开的红线,我们得一步一步往上堆实验,不能急于求成,还有最重要的一点,用途。”
“什么用途?你不是想开发全息游戏吗?”
“对,我想将技术用在全息游戏上,可是别人未必如此,如果有人用来窥探商业机密呢?用来窥探别人的秘密呢?所以这项技术非常危险。”
林陕保存好全部实验原始数据,备份两份,一份本地硬盘加密,一份存入群星集团隔离服务器。
“今天这个基础实验,算是迈出神经接口的第一步,接下来,准备下一组实验,采集内心想象视觉图像的神经信号。”