AI“读心”工具：从脑部扫描重建视觉内容
一款新型人工智能工具能够通过分析大脑扫描数据，推断用户正在观看的图像内容。该技术不仅能逆向重建视觉体验，还能正向预测特定视觉刺激下的大脑活动模式。
在相关演示中，左侧为用户实际观看的原始图像，右侧则是模型基于 fMRI 扫描数据生成的重建图像。
该研究的主要负责人伊拉尼（Irani）希望这款名为“Mindreading”的工具最终能揭示更多关于大脑运作机制的信息，并可能帮助那些因身体瘫痪而无法沟通的人群通过脑活动进行交流。
尽管加拿大不列颠哥伦比亚大学神经伦理学教授朱迪·伊尔斯 (Judy Illes) 未参与此项研究，但科学界对此类技术的进展保持高度关注。美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校神经科学家米·斯普拉格 (Tommy Sprague) 评价称：“结果似乎非常令人印象深刻。”但他同时警告，150 年的科幻小说情节随时可能成为现实，这在多个层面引发了担忧。
从模糊到清晰：大脑视觉解码的演进
长期以来，神经科学家致力于重建人类所见内容及脑海中的思维图像。早期尝试往往受限于技术瓶颈，生成的图像模糊且难以解读。随着功能性磁共振成像（fMRI）技术及数据分析工具的进步，这一领域取得了显著突破。
fMRI 利用强磁场追踪流经大脑的含氧血液，扫描中“亮起”的区域被视为特定时刻活跃的大脑部位。然而，传统 fMRI 的空间分辨率有限，每个被标记为活跃的体素（voxel）覆盖约 3 立方毫米，包含约 16,000 个神经元。伊拉尼指出，这种低特异性导致现有模型在重建图像时存在缺陷：虽然能生成大致相似的物体（如一个香水瓶），但其结构、位置和细节往往与原图不符。
双分支架构与通用编码器
为了提升重建精度，研究团队开发了一个更先进的“大脑解码器”。该模型首先利用公开数据集进行训练，这些数据来自八名受试者在高分辨率 fMRI 扫描仪中观看约 9,000 张图像时的脑部记录。
新解码器采用双分支结构：一个分支负责预测图像的语义结构（例如颜色分布和物体形状），另一个分支则通过逐步清理噪点像素，提高图像呈现的准确性。为解决训练数据不足的问题，团队引入了另一种模型进行协同训练。具体流程为：给定一张新图像，编码器预测人脑看到该图像时的 fMRI 信号特征；随后，解码器根据这些预测信号重构图像。经过反复迭代训练，模型性能显著提升。
值得注意的是，约 70% 的训练数据来自未与 fMRI 扫描配对的普通图像库。通过整合多项研究数据，团队识别出在大脑中具有跨个体一致性的功能区域，例如对食物或体育图像有特定反应的脑区。伊拉尼作为计算机科学家，正与神经科学家紧密合作优化这一系统。
由此产生的“通用大脑编码器”大幅降低了校准成本。以往类似工具通常需要约 40 小时的 fMRI 数据才能对新用户进行有效建模，而该团队的解码器仅需 1 小时数据即可实现最小化校准下的准确扫描。这一成果已于上个月在纽约举行的认知计算神经科学会议上发表。
对于神经科学研究而言，这一效率提升极具价值。正如一位研究人员所言：“没有人能承受 40 个小时的成像对象。”快速建模工具将加速相关研究的进程。
局限性与未来展望
尽管性能优于现有工具，编码器和解码器并非完美无缺。“当然我们有失败案例，”伊拉尼在 Zoom 通话中指出，例如她曾将一张蛋糕图片错误地重建为一堆三明治。但在对比测试中，该工具的表现远超此前报道的其他同类技术。伊拉尼补充道，“Mindreading”是他们为这项技术取的“可爱的、爵士风格的名字”。
目前，研究团队计划将应用范围从静态图像扩展至视频和音频领域，甚至尝试重建人们的想象内容或梦境。“这是我们尚未掌握的能力，但我们正在努力接近目标。”伊拉尼表示。此外，该技术有望帮助完全丧失沟通能力的人通过大脑活动表达意图，并协助科学家解开大脑内部运作的复杂谜团。
隐私与伦理挑战
技术的进步不可避免地引发了关于心理隐私的讨论。如果恶意行为者能够重现一个人的心理图像或窥探其想法，后果不堪设想。
斯普拉格回忆道，十年前若有人提出此类担忧，他可能会一笑置之，因为让受试者配合躺在扫描仪上已属不易，更不用说违背意愿获取数据。然而，随着伊拉尼等科学家开始探索通过电极帽或耳机收集 EEG（脑电图）数据来解码大脑活动，情况正在发生变化。随着模型改进，分析非侵入式设备收集的大脑数据变得更加容易。
斯普拉格认为，必须严肃对待随之而来的道德问题。他指出，伊拉尼的方法在预测一个人正在思考但未实际看到的图像方面可能“效果很好”。
德国慕尼黑理工大学神经科学家兼哲学家 Marcello Ienca 将转向 EEG 技术视为一个“游戏规则改变者”。一旦 EEG 设备完成对用户大脑的校准，第三方机构可能相对容易地从用户大脑中提取额外信息。Ienca 甚至设想，法庭未来可能允许将心理图像重建作为法律证据。
“我毫不怀疑这是一项善意的研究，但也显而易见，它可能被用于道德和社会上有问题的商业用途。”Ienca 说道。
伊拉尼承认使用 EEG 可能存在误用风险，但她目前持乐观态度：“我试着只想到美好的事情。”
