AI读心重磅突破登Nature！大脑信号1秒被看穿，还能预测未来画面 _AI读心

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新智元报道
编辑：编辑部
【新智元导读】最近，来自洛桑联邦理工学院的研究团队提出了一种全新的方法，可以用AI从大脑信号中提取视频画面。论文已登Nature，却遭网友疯狂‘打假’ 。
现在，AI不仅会读脑，还会预测下一个画面了！
利用AI，一个研究团队‘看见’了老鼠眼中的电影世界。
更神奇的是，这种机器学习算法，还能揭示大脑记录数据中隐藏的结构，预测复杂的信息，比如老鼠会看到的东西。
给一段上世纪60年代黑白老电影中截取的视频画面：一个男子向汽车跑去，打开了后备箱。

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小鼠看过电影片段后，AI通过分析其脑部数据，竟把画面重构出来了。

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可以说，几乎与电影原作一致，是不是很神奇？
近日，来自瑞士洛桑联邦理工学院的团队在Nature上提出了一种名为CEBRA的最新算法，就把AI读脑给实现了。
最最最重要的是，准确率超过了95%！

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论文地址：https：//www.nature.com/articles/s41586-023-06031-6
这一人工神经网络模型仅用了三步，首先分析和解释行为/神经数据，然后解码来自视觉皮层的活动，最后重建观看的视频。

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CEBRA的意义在于，能够对来自视觉皮层的视频进行快速、高精度的解码，这对于理解人类大脑活动来说，意义重大。
网友调侃，各地的思想犯罪指数，会怎么样？

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CEBRA，从小鼠的大脑信号中预测电影
此前，这种‘AI读脑术’就曾在网上引发轩然大波。
一篇CVPR2023论文称，Stable Diffusion已经能重建大脑视觉信号了。
AI看了一眼人脑信号后，立马就给出下面这样的结果。

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而在这次的研究中，科学家们更进了一步，新算法构建的人工神经网络模型，不仅能捕捉大脑动态、准确地重构画面，还能预测出小鼠能看到的东西。
另外，它还可以用来预测灵长类动物手臂的运动，重建老鼠在场地中自由奔跑的位置。
这种新型的机器学习算法名为CEBRA （与zebra同音），能够学习神经代码中的隐藏结构。

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为了了解小鼠视觉系统中的隐藏结构，CEBRA可以在一个初始的训练阶段后，直接从大脑信号中预测看不见的电影画面，绘制大脑信号和电影特征。
具体来说，CEBRA是基于对比学习实现的一种机器学习算法。
CEBRA提供了三种不同的模式：1 假设驱动模式2 发现驱动模式3 混合模式
它能够学习将高维数据排列或嵌入到一个称为隐空间（latent space）的‘低维空间’中。
这样做就能够实现，相似的数据点紧密相连，而差异大的数据点就会进一步分离。

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这种嵌入模式可用于推断数据中的隐藏关系和结构。它使研究人员能够同时考虑神经数据和行为标签，包括运动，抽象标签（如奖励），或感官特征（如图像颜色或纹理）。
老鼠‘读脑术’
怎样将小鼠脑中的画面重现呢？
【AI读心重磅突破登Nature！大脑信号1秒被看穿，还能预测未来画面】研究者召集了50只小鼠，让它们一起观看一段30秒的电影片段，并将这个过程重复了9次。

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在小鼠看电影时，研究者就会把探针插进小鼠的大脑视觉皮层区域，收集它们的神经元活动信号。这个过程，也就是我们熟悉的脑机接口（BMI）。
这个过程中用到的探针有两种：
一种是通过插入小鼠大脑视觉皮层区域的电极探针直接测量，另一种是通过光学探针在基因改造的小鼠中获取。这些光学探针经过改造，使激活的神经元发出绿光。