Jack Gallant坐在自己位于美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的實(shí)驗(yàn)室里，聚精會(huì)神地盯著電腦屏幕,，試圖解碼某個(gè)人的思維,。

電腦屏幕的左邊是一些電影短片——Gallant在對(duì)研究參與者進(jìn)行腦部掃描的同時(shí)，放映這些影片,。而屏幕的右側(cè),，計(jì)算機(jī)程序正在分析大腦掃描的數(shù)據(jù)，以推測(cè)參與者所看到的是哪一個(gè)影片,。

Anne Hathaway的臉出現(xiàn)在了電影《新娘大戰(zhàn)》的片段上,，畫面中她正與Kate Hudson熱烈地交談。計(jì)算程序明確地將這一場(chǎng)景與“女人”和“交談”起來。另一個(gè)剪輯，是展現(xiàn)了水下野生生物生活場(chǎng)景的紀(jì)錄片,。在畫面從*個(gè)剪輯跳動(dòng)到第二個(gè)剪輯時(shí),，該程序不斷“掙扎”，zui后不確定地提出了“鯨魚”和“游泳”等文字,。

其實(shí)畫面中出現(xiàn)的“是一只海牛，但是電腦程序不知道這是什么。”Gallant說,。因此研究人員還需要通過向該程序展示圖像和電視片段觸發(fā)的一系列大腦活動(dòng)模型來培訓(xùn)以形成這個(gè)程序。他的計(jì)算機(jī)程序曾經(jīng)遇到過大型水棲哺乳動(dòng)物,，但是沒遇到過海牛,。

現(xiàn)在，世界各地的研究團(tuán)隊(duì)正在試著使用類似技術(shù)解碼腦部掃描,，從而破譯人們看到了什么,、聽到了什么、感覺到了什么,，甚至夢(mèng)到了什么,。

有媒體報(bào)道稱，這些技術(shù)將讀心術(shù)“從幻想變成了現(xiàn)實(shí)”,，并且“有可能會(huì)影響我們做事的方式”,。一位倫敦的經(jīng)濟(jì)學(xué)家甚至推測(cè)將來科學(xué)家們能夠通過大腦掃描了解人們的心理活動(dòng)。

雖然有公司開始使用市場(chǎng)調(diào)查和測(cè)謊儀等方式解讀大腦,，但是科學(xué)家更傾向于使用相關(guān)技術(shù)探索大腦本身,。Gallant和他的同行們正努力挖掘不同大腦模型背后的共同模式，希望能找出大腦用來感知外界的編碼和算法,。他們希望這些技術(shù)可以告訴他們管理大腦組織的基本原則,，以及它是如何編碼記憶,、行為和情感的。

超越生物學(xué)

解碼大腦的提議始于大約10年前,。當(dāng)時(shí),，神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)家認(rèn)識(shí)到，他們使用功能性磁共振成像（fMRI）得出的腦部掃描中存在許多未開發(fā)的信息,。為了分析腦活動(dòng)模式,，科學(xué)家將大腦劃分成不同立體像素——像素的三維等價(jià)物，并主要致力于解答哪些立體像素zui能反映刺激,。zui終研究人員總結(jié)出哪些區(qū)域負(fù)責(zé)處理面部表情,。

解碼技術(shù)將審查大腦掃描中更多的信息，它們通過強(qiáng)弱應(yīng)答來鑒定更細(xì)微的腦活動(dòng)模式,。例如,，之前有研究已經(jīng)證明，物體并不只被一個(gè)非?；钴S的小區(qū)域編碼,，它同時(shí)還被更多的分散式陣列編碼。

這些記錄被送入“模式分類器”——一種圖像或概念與模式相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)算法,。一旦該程序獲得足夠的樣本,，它就能夠推斷受試者在看什么或思考什么。這些已經(jīng)超越了劃分大腦區(qū)域,。而進(jìn)一步關(guān)注這些模型能夠讓研究人員從詢問“在大腦的哪個(gè)部分”等簡(jiǎn)單問題,，到證明有關(guān)心理過程本質(zhì)的假設(shè)理論。美國(guó)得克薩斯大學(xué)fMRI專家Russell Poldrack表示,，解碼使得研究人員能夠檢驗(yàn)?zāi)切┈F(xiàn)存的預(yù)測(cè)大腦如何執(zhí)行任務(wù)的心理學(xué)理論。“有許多方法是超越生物學(xué)領(lǐng)域的,，”他說,。

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在早期的研究中，科學(xué)家已經(jīng)能夠證明他們可以通過這種模式得到足夠的信息,，來告訴受試者看到了什么類型的對(duì)象,，例如剪刀、瓶子和鞋子,。

不久之后,，又有兩個(gè)科研團(tuán)隊(duì)獨(dú)立地用它來研究人類大腦運(yùn)行及管理的基本原則。那就是*的,，將電極植入猴子和貓的大腦,，研究它們的視覺處理系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。在人類大腦中,，運(yùn)用傳統(tǒng)fMRI技術(shù)很難觀察到微小的活動(dòng)區(qū)域,。但是基于fMRI數(shù)據(jù)的基本技術(shù),，倫敦大學(xué)的John-Dylan Haynes 和 Geraint Rees以及日本京都ATR計(jì)算神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Yukiyasu Kamitani相繼在2005年證明，與猴子和貓一樣,，圖片的邊緣也引發(fā)了人累大腦非常具體的活動(dòng)模式,。

再后來，Gallant的實(shí)驗(yàn)室使用了*人稱,、戰(zhàn)爭(zhēng)題材的視頻游戲《反恐精英》,，以設(shè)法驗(yàn)證他們是否能夠解碼向左走或向右走、追擊敵人或開火的意圖,。但是,，他們只能解碼來回走動(dòng)的意圖，fMRI數(shù)據(jù)中的所有其他信息則被淹沒在參與者的情緒中,。

對(duì)于夢(mèng)境的研究也是這樣,。Yukiyasu Kamitani及其同事，讓受試者在掃描儀中入睡,，然后定期喚醒他們,，讓他們回想自己看到了什么。該研究小組首先試圖重建他們夢(mèng)境中真實(shí)的視覺信息,，但zui后依然還是需要利用各種關(guān)鍵詞,。該研究預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率約為60%。

逆向研究

解碼大腦依賴于大腦活動(dòng)和外部世界的相互關(guān)系能夠被確認(rèn)的前提,。而且如果所有你想要做的是使用一個(gè)簡(jiǎn)單的腦信號(hào)來指揮一只機(jī)械手臂,，那么簡(jiǎn)單地識(shí)別這些就足夠了。但是,，Gallant等人希望能做到更多,，他們想要找出大腦是如何組織和儲(chǔ)藏信息的。

但這項(xiàng)工作并不簡(jiǎn)單,。每個(gè)腦區(qū)域都從其他區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中獲取信息并將它們起來,，也可能會(huì)改變其表現(xiàn)方式。神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)家必須了解每個(gè)點(diǎn)發(fā)生的轉(zhuǎn)變是什么,。但與其他工程項(xiàng)目不同的是,，大腦不是按照一定規(guī)則被放在一起的，而是必須要對(duì)人類思維和數(shù)學(xué)模型有意義,。“我們不是要設(shè)計(jì)大腦,，而是要了解它如何工作。”Gallant說,，“但我們確實(shí)沒有公式來模擬這類系統(tǒng),。”即使擁有每個(gè)腦區(qū)域內(nèi)容的足夠數(shù)據(jù)，研究人員也可能無法得到一系列公式來描述它們、它們的關(guān)系以及隨著時(shí)間的變化方式,。

英國(guó)劍橋醫(yī)學(xué)研究理事會(huì)（MRC）認(rèn)知與腦科學(xué)部計(jì)算神經(jīng)學(xué)家Nikolaus Kriegeskorte曾指出,，盡管視覺系統(tǒng)是大腦中已被熟知的部分，想要了解視覺信息是如何被編碼的依然非常困難,。有很多問題需要認(rèn)真處理：神經(jīng)束如何描繪臉等事物,、信息是如何在視覺系統(tǒng)中不同區(qū)域間移動(dòng)的，以及代表一張面孔的神經(jīng)編碼是如何改變的,。由下而上,、從神經(jīng)到神經(jīng)來建筑一個(gè)模型過于復(fù)雜，Kriegeskorte研究小組正將現(xiàn)存的視覺模型與大腦數(shù)據(jù)相比較,，以確定哪些組合zui為適合,。

回到現(xiàn)實(shí)

制造一個(gè)解碼整個(gè)大腦，甚至不同時(shí)期的同一大腦的模型是非常困難的,。解碼器通常以個(gè)體大腦為基礎(chǔ),，除非它們所計(jì)算的是一些二項(xiàng)選擇等非常簡(jiǎn)單的東西。但是,，有幾個(gè)研究小組正致力于設(shè)計(jì)一個(gè)通用的模式,。“每個(gè)人的大腦有一些不同。”美國(guó)新罕*爾州達(dá)特茅斯學(xué)院的Jim Haxby解釋道,。

研究模式的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于許多熱門的大腦解碼應(yīng)用程序而言可能是必要的,，后者可能涉及解讀人們隱藏或無意識(shí)的思想。盡管這些應(yīng)用程序還未實(shí)現(xiàn),，但已經(jīng)有公司躍躍欲試,。英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院的John-Dylan Haynes表示，他zui近正與戴姆勒汽車公司接洽,，該公司詢問是否有程序能夠解碼市場(chǎng)調(diào)查研究中受試者隱藏著的偏好,。他表示，理論上這是可行的,，只是目前的方法可能不再適用,，需要開發(fā)新的算法。營(yíng)銷人員也表示：“我敢肯定,，與傳統(tǒng)的市場(chǎng)調(diào)研方法相比，這個(gè)新技術(shù)要好得多,。”