香港研制出将脑电波转换成中文系统

　　2010年6月2日，著名物理学家斯蒂芬·霍金在美国纽约举行的世界科学节开幕式上发表讲话。 如今霍金正在试用一种更为实用的新设备，即读取脑电波的神经装置，与本文所述脑电波转换成语言的系统类似。 新华社 发

　　本报记者 孔令君 林环

　　昨日一条消息惹人关注——香港特区政府日前宣布：香港中文大学成功研制出将脑电波转换成繁体中文的“脑—机接口”系统。

　　心想“字”成？据介绍，该系统可令严重瘫痪的病人重拾表达能力，目前研究项目已列入特区政府信息科技总监办公室《无障碍辅助科技研发》的9个资助项目。

　　如此神奇，那岂非“读心术”？和霍金的设备，又有什么异同？

　　人们纷纷议论、猜测，饶有兴趣，而又疑问多多。

　　记者追访，发现这一技术，国内外早有研究。而一项更为创新的相关基础研究，在追访过程中浮出水面。

　　今年2月，同为香港中文大学的心理学系助理教授张学新，与其研究团队证明“人脑存在特有脑电波N200，只在阅读汉字时出现”，成果刊于代表中国自然科学领域最高学术水平的期刊之一《科学通报》。

　　有趣的是，这项研究所发现的中国汉字的独一无二之处，恰恰可能促进真正的用脑电波心想“字”成。

　　用意念写字？

　　脑电波写字，听起来很神奇。

　　如果真是这样，那么把两个人的脑电波“相连”，岂不是“读心术”！

　　实际上，并非如此。

　　专家告知，将脑电波转化成繁体字，所用原理，与用手机键盘“笔画输入法”类似：戴上无线脑电波接收器，面向计算机屏幕上的中文笔画输入接口，当注意力集中到不同方位时，就能在屏幕上先后选横、竖、撇、捺、勾五种笔画，然后将中文字逐笔写出。

　　说白了，就是利用脑电波在注意力集中到不同方位时，会产生的不同 “波段”，去对应“打”出不同的笔画，从而组成一个个的字。

　　而“打字”速度，除了与“脑—机接口系统”的传输快慢有关外，主要和“输入法”的功能有关，比如“词组联想”功能，输入“人”，就能跳出“类”、“们”等字供选。目前，类似于“你好”等简单的词语，由接受、识别到翻译过程完成，需要3至5分钟。

　　另有业内人士告诉记者，“脑—机接口”设备读取脑电波并不稳定，因为影响人脑电波的因素很多，比如情绪、周围环境的噪音等。

　　而清华大学生物医学工程系教授高小榕告诉记者，人若要真正用好这台设备，需要一定的“训练”。

　　和霍金一样吗？

　　原来，不是用意念在写汉字。

　　另一个问题随之而来，那和物理学家斯蒂芬·霍金那套“神奇”的设备一样吗？

　　“当然不同。”高小榕介绍，前几年，霍金有3根手指头能活动，可以用特殊“键盘”打字；而今进一步“退化”的霍金，只能借助唯一能动的“脸部”来打字。

　　“脸部”也能打字？“霍金轮椅上的电脑，自带摄像头，能监控霍金脸部的动作，26个字母飘过屏幕，霍金只需在恰当的时候，动动脸，就能选择字母，进而打字，让机器发音‘说话’。”高小榕说。如此操纵计算机打字，打出一个句子，往往要数分钟。

　　霍金沟通费力，但也不至于很慢。据专家介绍，英语输入法中的单词“联想功能”更准确快捷，霍金平时使用的是“小词库”，多是常用词语。

　　看来，霍金的“神奇”设备，和“脑—机接口”有所不同。若霍金的病情进一步加重，他就可能要用上“脑电波打字”了。

　　据媒体上月报道，霍金在去年夏季开始佩戴“新装备”，即一种读取脑电波的神经装置，如果该设备实验成功，未来霍金可以由此用脑电波“说话”。

　　技术上不稀奇？

　　照着专家的指点，记者上网搜索“脑—机接口”(简称BCI)，发现类似的研究国内外皆有。

　　而脑电波转化为汉字，也非香港中文大学的研究团队首创。香港中文大学心理学系助理教授张学新告诉记者，该研究团队利用了近些年积累的技术，研制并非“一日之功”。

　　据高小榕介绍，清华大学类似的研究团队在3年多前，成功将脑电波转化成简体中文。他们使用的是 “拼音输入法”，脑电波侦测捕捉技术上，与香港同行类似。

　　对“脑—机接口”学界而言，这样的技术，并不新奇。2006年，清华大学医学院神经工程研究所的专家们已利用这个系统，让大学生经过短时间训练，戴上特殊的电极帽，“思维”控制机器狗踢足球。2010年，“首届中国脑—机接口比赛”在清华大学举办，用脑电波“控制开关”、“输入字符”、“控制自动车”成为比赛项目。

　　高小榕告诉记者，1999年 “脑—机接口系统”的概念刚刚被明确定义，清华大学所研制的系统创造了每分钟60比特的最高通讯速度，即每分钟可以用脑电波向计算机中输入18个数字，1分钟内用脑电波拨打一个手机号码，技术成熟程度世界领先。

　　目前，清华大学研制的脑电波转化汉字的设备，还处于“演示阶段”，曾广为媒体报道的“渐冻人”吉林青年王甲，正试用这套设备。霍金也曾“回信”鼓励过王甲。

　　张学新告诉记者，香港中文大学研制的设备，一旦，价格大约是5000元左右。

　　“写”中文比较难？

　　记者向专家反复求证，是不是“写”中文比较难？

　　并非如此。专家称，用脑电波输入中文，或是输入英文等拼音文字，技术上差距并不大——将字母在屏幕不同方位分组，侦测大脑关注不同区域所产生的不同脑电波，即可选择字母打字。

　　显然，输出英文和汉字的“脑—机接口”技术类似。

　　不过，阅读汉字时的脑电波，和阅读拼音文字的脑电波略有不同——张学新和研究团队，在约3年实验之后，捕捉到了“N200”。

　　何为“N200”？即人在阅读汉字后约200毫秒，会出现一种独特的脑电波；而阅读拼音文字时则不会出现。这表明汉字与字母文字在视觉形态上有巨大差异。

　　该成果发表于象征中国自然科学领域最高学术水平的期刊之一《科学通报》，而且是封面文章。

　　与之相关的又一个研究成果同时诞生：“拼义文字”理论。张学新及其团队，首次提出汉字是世界上独一无二的拼义文字，强调意义的组合，与拼音文字构成人类文字最高发展阶段仅有的两种类型。

　　“字和字拼起来组成词，看似简单，其实有很深的科学道理。”张学新所指的“科学道理”，即1968年由国外心理学家提出的语义网络原理。该原理描述了人脑表达世界知识的根本规律。简单来说，与人类联想记忆相关。

　　汉字好！为什么好？从“脑电波”里，得到了科学印证。

　　两项研究殊途同归？

　　这似乎已经是题外话了。

　　张学新将N200与汉字拼义理论结合，这在国内心理学界视为创新。而他少年时代考入中国科技大学少年班，专业为物理；博士学位在美国普林斯顿大学获得，专业又改为心理学。

　　从物理学到心理学，轨迹可谓传奇。张学新自认，恰恰是这样的跨学科独特积累，让他得此创新。

　　复旦大学社会发展与公共政策学院心理学系副主任吴国宏，曾主持点评过张学新在复旦大学的讲座，之后对其评价颇高，赞其做出了“中国特色的汉字心理学研究”。

　　用吴国宏的话说，张学新“地毯式地在国内高校从南讲到北”，丝毫不吝所谓“学术机密”，而且“观点鲜明，但理性平和，纯从科学出发，是真正掌握了科学研究范式的心理学家”。

　　评价颇高的原因，更主要是为国内心理学学者 “开拓了一个完全崭新的视野”。

　　心理学诞生于1879年的西方。吴国宏说，中国的心理学研究多是追随西方，难以超越，而张学新“在接受了西方教育之后再从中国文化入手”，证实了汉字的科学性，是“真正的心理学本土化”。

　　跨心理学、脑科学、计算机信息科学，从一个新的角度重新审视汉字的科学性。“他从大量心理学实验的证据以及大脑神经科学的证据，证实汉字本身就是符合信息加工的语言。”吴国宏赞同张学新“汉字不必拼音化”的观点——“当今世界所有文字都是拼音文字，都使用不超过几十个字母来拼写所有词汇。唯一例外，是使用数以万计个汉字的中国文字。中文可否拼音化，即废除汉字，改用国际通用的字母来书写？这是个百年难题。而我认为不必。汉字作为华夏文明的象征，代表拼音文字之外一种本质不同但同样伟大的发明。”

　　不过，该研究到底有何现实功用？

　　张学新告诉记者，近景是 “阅读教育”：虽然N200目前仅在大学生身上得到验证，但未来研究对象可拓展至孩童，如诊断孩童的阅读困难、评估阅读水平等。

　　而远景则可以与脑电波写字的研究“做一定程度的结合”，殊途同归——

　　或许，有朝一日，将脑电波转换成汉字的过程不再需要“笔画输入法”才能缓慢地将中文字逐笔写出，而是“根据语义地，想着某段汉字就能迅速写出”。

　　到那一天，就该是真正的“心想‘字’成”了。