为什么脑电波解读如此神奇？

Why are brain waves so amazing ?

---多学科研讨脑电波（5）

都世民(Du Shimin)

摘要：本文主要讨论脑电波解读的相关问题，这涉及脑控技术和控脑技术两个方面.首先必须解决脑电波的解读，这是探索小宇宙的一个窗口。

关键词：脑控，控脑，脑电波，AI，信息

脑电波武器主要论点

笔者在360网站，搜索时发现脑电波武器，特别引人关注。按照关键词“脑电波武器”搜索的结果共有，1596659条结果。

笔者归纳“脑电波武器”有关论点如下：

文章［1-4］指出：

·电磁波武器之电子精神控制武器，包括计算机控制人脑和人脑控制计算机；

·读脑技术与控脑技术；

·脑机接口技术与脑机界面技术；

·人的一切生理心理活动信号，都是靠生物电波传输的；

·人脑实际上是一台生物电脑，我们的大脑无时无刻都在产生、传输脑电波；

·有生物电流就会产生电磁辐射，大脑会产生有规律的脑电波；

·根据脑电波变化特征，可研制出破译思维的仪器，并非难事；

·上述研究可用于军事上，研制武器，可称作脑电波武器； 
·经过电脑加人脑的双重解读过滤后，通过电脑程序加人脑的双重操作，进行组合控制就可以完全遥控一个人的一切；

·在百米内用接收器对准人的头部，可采集该人脑电波特征码，存入电脑；

·根据脑电波特征码，利用译码软件进行解码；

·从脑电波信号中分离出感官信息、 语言、 情感等各种神经活动信息，以图像文字方式显示在电脑屏幕上，记录在电脑中；

·根据脑电波特征码由电脑进行编码，将信息直接写入大脑；

·从控制脑电波入手，控制人的大脑；

·可控制的大脑活动，几乎囊括了神经系统活动的方方面面；

·不需要向大脑内植入电脑芯片就能办到。

脑电波是信息还是信号？

脑电波是来源于脑电图（EEG），脑电图是测量生物电的结果，现在被广泛看成为脑电磁波，也就是说，脑产生了交变电磁场，照此说法，用电极能测量电磁场吗？这是不可能的事情。

脑电波（EEG）是神经信息吗？还是神经信号呢？

浙江大学生物学教授童勤业在他的著作中，对神经信息、神经信号所做的讨论，他认为脑电图、脑成像信号，从严格意义上说，不能称之为神经信息，应该称作神经信号比较合适。

现在脑机接口和脑机界面研究当中，所用的神经系统信号，不能看成神经信息。既然能用脑电图的信号，去开动机器，这是否就是意识作用呢？如果不区分神经信息和神经信号，就会使研究进入误区。[6]

笔者认为童教授的说法是有道理的，问题在哪里呢？

笔者在“术语在线网站”搜索“神经信息”时，没有找到这一词条。在百度网查询，有神经信息学词条。

神经信息学

· 目前没有公认的定义。

· 利用现代化信息工具，将不同层次有关脑的研究数据进行分析、处理、整合与建模；

· 建立神经信息学数据库和有关神经系统所有数据的全球知识管理系统，研究脑、认识脑、保护脑和开发脑；

· 另一说法，神经信息学是研究神经系统中信息的产生、传输、加工、存储，以及建立神经数据库及其管理与挖掘的科学；

还有一说法，神经信息学的范围如脑功能成像、脑网络、神经/心理/脑疾病机制等；

· 神经信息学的概念可以大致归纳为：是信息科学与神经科学两大学科的交叉学科，其主要研究内容为不同层次的神经信息的获取、分析与管理；神经系统及其子系统中的信息编码、表达与存储；

· 类脑的信息处理理论、技术与工程实现；

· 脑-机交互与脑-机融合的理论与技术实现；

· 相关理论、概念和方法技术，在脑科学和脑疾病转化医学中的应用。

如此看来很难分清神经信号与神经信息这两个基本概念。

脑信号转化与脑机接口

2019-02-01 ，新华网刊文：“美國研究人員將腦信號直接轉化為声音和語言”。这里所说的腦信號就是脑电图，这与童教授的观点是一致的。

怎样把大脑信号转化为有声的语言？是根据声音的合成技术和AI技术，将其转化。这种说法的根据又是什么呢？研究人员认为，每个人说话时，脑电图会有特定的变化，甚至想象某个人说话，脑电图也会变化，那么这两者有什么区别呢？一个是有声，一个是无声，脑电图会有什么变化？这两种不同的情况，脑电波会有多大的变化？

美國哥倫比亞大學研究人員利用語音合成技術與神經網絡算法，開發出一種“聲碼器”﹐可將受試者傾聽數字時產生的腦電波，還原為他們聽到的聲音。这种说法有几个问题:

一是这个实验只读0~9的阿拉伯数字，所发出的声音，这是指英语发声，如果是中国人发声就不同了；

二是根据语音合成和网络算法，还原为原来的说话声，这该怎么理解？是否可以理解为有声词典的查法，还是理解为密码电报的查法？这让读者难以理解，因为这个没有通过耳朵的听觉系统，也没有反馈的信号，也就是说没有意识产生。也与现在的录音技术不同；

三是在这最简单的实验中，成功率为75%，如果更为复杂的情况，它的成功率又是多少？这取决于什么？尚不得而知；　

四是受试者是癫痫病人，为什么受试者不是正常人？

五是复述的有声语言，是受试者发出的声音。这不同于录音机复读的声音，也就是说这已经脱离了生物学范畴；

六是这一实验过程，有没有意识的传递？这是不是把脑电信号转变为脑电信息？

七是笔者曾见过狗能算加法的视频，表演者用数字加法写在黑板上给狗看，狗用叫声次数回答。这个实验与上述实验比较，哪个有意识传递？狗有意识吗？这脑机接口有意识吗？

文[6]指出：如果只研究神经信号而不研究神经信息，也就是说只研究脑电图（EEG），这只能知道脑的一些状态，不能知道大脑的工作原理。不采用神经编码原理去解读神经信号，不可能理解真正的神经信息。

美國哥倫比亞大學研究人員认为，在下一步研究中，要利用更加複雜的詞彙進行測試﹐最終目標是開發一款可植入設備﹐可將中風等說話能力受損的患者的想法轉化為語言﹐讓他們重獲交流能力。

应当指出的是，研究人员所说的植入设备，是进行思想交流和脑控的前提条件。奇怪的是，脑电波武器的主要论点“不需要向大脑内植入电脑芯片就能办到。”这种说法与上述说法不同，笔者思考，如果不在大脑里植入設備，研究人员想进行思想交流和脑控是不可能实现的。

另外，在文［1-4］所指出的：在百米内，用接收器对准人的头部，可采集该人脑电波特征码，存入电脑。笔者认为，这种说法不靠谱。其原因如下：

如果不在大脑里植入設備，脑电波的信号很微弱，其本身是生物电，不是电磁波，在100米以内根本不可能接收到；

如果在大脑里植入設備，需要将脑电波信号放大，但功率不能太大，否则对大脑有伤害。

文[6]与文［1-4］的说法完全不同，脑电波信号不具有特征码的惟一性，除非植入設備内进行了编码。否则译码软件也不可能破解这个码。

在文［1-4］还指出：从脑电波信号中能分离出感官信息、 语言、 情感等各种神经活动信息，以图像文字方式显示在电脑屏幕上，记录在电脑中。这种说法更让笔者惊讶，因为脑电波的信号，是怎样包含感官的所有信息？视觉，听觉，嗅觉，味觉，触觉信息是怎样合成的？人的意识是怎样产生的？这些问题都没有搞清楚，又凭什么能够把脑电波的信息分离出感官信息、 语言、 情感等各种神经活动呢？因此笔者认为，百度网有关脑控武器词条存在诸多疑点。

当然作为科学探索，不同学科有不同的理解，这是正常现象。但是在研究相同问题时，概念往往容易混淆，如何解决这样的问题？让多学科协同发展。

EEG头盔检测的是神经信息吗？

现在，神经学家已经用一种头盔检测大脑信号，这种方法可以在一个人真正理解语言的时候，发出信号。如果你戴着一顶装有有线电极的无边便帽，它能监测大脑活动，并能评估你的理解力。（上图）

罗切斯特大学和都柏林圣三一学院的生物医学工程与神经科学副教授埃德蒙·莱勒，于2018年3月，在《当代生物学》杂志上发表了这项研究。他指出，大多数说话者的舌头滚动，会每分钟大约120到200个单词。我们的大脑在保持警觉的时候，几乎没有什么问题，把声音当作音节、单词、段落和意义来解释。

使用脑电图（EEG）检测、理解的实践，并不新鲜。自上世纪80年代初以来，研究人员在人们听到一系列意想不到的单词时，就会发现脑电波岀现峰值。莱勒教授说，问题在于如何解释N400信号的含义。

莱勒教授承认他们的研究模型需要改进，但他认为脑电图（EEG）测试，比核磁共振成像（MRIs）更便宜，更方便，能找到一些有用的应用程序。

在文［12］中指出：EEG头戴设备可识别大脑产生的电活动，并且能控制无人机，认为这是意念控制。这种说法就涉及到脑电波有没有意念？这意念是怎么产生的？无人机可以不用脑电波控制，也能够飞行。这两种不同的控制方式，怎么判定脑电波是有意念的？EEG头戴设备是怎么取出人脑意念？

研究者认为，对脑电波的检测已经有超过100年的历史，而意念控制技术早已用于帮助瘫痪者移动四肢或者控制器械假肢。因此，EEG头戴设备控制无人机就是意念控制。这也就是一些网友认为，不在大脑里植入設備，就可以进行思想交流和脑控。

在2018年CES大展上，来自比利时的校际微电子中心（Imec）展示了能够测量佩戴者情绪的脑电图（EEG）头戴设备。Imec表示：“配合音乐播放，系统不仅可以测量佩戴者的情绪，而且还能通过音乐来调整。”该系统结合人工智能技术来识别佩戴者的情绪状态，评估大脑活动所反应的情绪。［13］

这是不同学科的人，不同看法的争议点。这将在以后博客中讨论。

参考文献

[1]  Pys2012，“无形武器”系列：电磁波武器之电子精神控制武器（大脑控制武器）电磁脉冲武器（微波武器或射频武器），来源：360网站，2009-09-13 。

http://www.360doc.com/content/09/0913/16/300516_5923349.shtml

[2]mishoushu，脑电波整人知识集萃1和2...，来源：360网站，2009-03-16  。

[3]Pys2012，附件八：“思维控制物体”——我国脑电波解读技术处于世界领先水平，来源：360网站，央视国际 www.cctv.com　2009-09-13

 http://vsearch.cctv.com/play_plgs.jsp?ref=CCTV1_20070716_1825671

[4]大脑控制武器，来源：百度百科词条，

https://baike.baidu.com/item/大脑控制武器。

[5]美國研究人員將腦信號直接轉化為語言，來源﹕新華網，2019-02-01 09:24。

[6]童勤业，张宏，丁炯，“理论神经信息学初探”［M］，浙江大学出版社，2018年2月。

[7]神经信息学，来源：百度百科词条，本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。

https://baike.baidu.com/item/神经信息学/5686536?fr=aladdin

[8]脑电波

https://baike.baidu.com/item/%E8%84%91%E7%94%B5%E6%B3%A2/1599805?fr=aladdin

本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。

[9]脑波 （医学名称）

本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。

https://zhidao.baidu.com/question/14079232.html

[10]脑控武器，来源：百度百科词条。

https://baike.baidu.com/item/脑控武器/2081088?fr=aladdin

[11] 未来都是学霸？脑电图（EEG）技术能帮助我们的大脑读数理解！2018年03月18日 。来源：新浪看点，作者 娇嫩单薄发慌花。

http://k.sina.com.cn/article_6440886663_17fe82187001005ytr.html

[12]意念控制无人机 EEG头戴设备可识别大脑产生的电活动

2016.04.25 11:24:37来源: 网易科技，作者:网易科技。

http://www.techweb.com.cn/it/2016-04-25/2322152.shtml

[13][图]Imec推EEG头戴设备：测量脑电波并能调整你的情绪，来源: cnBeta.com.2018年01月11日 。https://www.cnbeta.com/articles/tech/688289.htm