代码详解：用Keras和OpenBCI，连接机器和大脑！

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本文介绍了脑机接口（BCI）的基本概念和应用，包括神经假体和增强人类能力的可能性。通过OpenBCI和深度学习，构建了一个系统，允许用户通过思考直接与Google Search进行交互。虽然目前的技术有限，但展示了BCI在未来与AI融合的潜力。项目使用了EEG信号，训练模型识别默读时的神经信号，从而实现无须手动输入的搜索功能。

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Neuralink公司及其创始人埃隆·马斯克打算构建可充当大脑第三层的脑机接口，由此来实现人与AI的融合共生。

那么利用现有科技能否做到这一点呢？

从某种意义上来说，其实可以。

背景介绍

脑机接口（BCI）泛指在大脑神经系统与电子设备间建立直接联系的任一系统。有些电子设备可经手术植入大脑，也有的在外部即可发挥作用。比如用户控制执行器或键盘、设备向用户发送感官数据、涉及感官数据及运动控制的双向通信（即假肢接收到设备用于控制运动的输入后，会输出对于压力或温度的感测数据）都是应用脑机接口的典型范例。

神经假体如被截肢者所需的假肢、失聪者所需的人工耳蜗，以及用于癫痫患者发作时的深层脑刺激历来是BCI研究的出发点。已有数百万人这类设备中获益，由此可见脑机接口之妙。不过，该项技术的应用远不止于此，即使是在神经假体这个领域，用途就已多种多样。除去上述应用，脑机接口还可用来增强人体原有能力，打造出一个个“超人”。未来，假肢或许看起来、摸起来都与常人肢体无异，实际上却更加结实、灵活，说不定比“原装”肢体还要好用。人造眼是脑机接口的又一项应用，分辨力比人眼要高，可放大或缩小，还能看到紫外线或红外线。

脑机接口在认知形成与技能培养方面的应用则更为有趣。最近有研究表明，刺激大脑某些部位有利于记忆的形成与提取，还有实验已成功给动物植入记忆。这一应用或许能让人快速学会一门乐器，或者，还可将传感器和多种神经刺激器结合，开发出一种“算法处理单元”，大脑中与数学或逻辑推理有关的区域被激活时，该算法就能检测到，然后与之交流以强化此能力。

推广在BCI认知强化方面的应用正是埃隆·马斯克与Neuralink公司所追求的目标。马斯克和许多AI专家认为，较之AI，人类智慧无法更上一层楼主要是因为人脑带宽有限：计算机与AI运行的速度越来越快，处理及生成知识的能力也越来越强，可人脑的限制却让人类无法大步向前。人主要依靠感官和语言理解能力来获取信息，通过人眼和视觉皮层来浏览、解析某句话，而同样的时间，计算机就能扫描完数千页文本。可想而知，不消几十年，AI或许就能用于专门的神经形态硬件，可精准观测世界运作，并能在短短几分钟内解析数百万份文档，做出人类无法明白的决断。在一个日益依赖AI进行决策的时代，人们会发现自己在商业、科学和政治领域的决策中早已无足轻重。人脑还没那么高级，玩不了含有万亿棋子的象棋游戏，也理解不了提前数百万步制定的计划。正是出于对超智能计算机的担忧，Neuralink、Kernel和其他相关机构开始了当前的工作。

大部分BCI前沿研究都试图将信息带宽最大化，植入性方法便是其中的典型技术，即直接将电极植入大脑或神经。不过，非植入性技术特别是脑电图（EEG）和肌电图（EMG）更为常用，而且往往能取得巨大成功，具体操作就是将电极放在头部表面（EEG）或肌肉上方的皮肤（EMG）上，测量其下方的累积电活动。该数据的粒度很小，远小于达到BCI研究终极目标所需的精度及带宽。尽管如此，EEG或EMG的BCI仍实现了巨大突破，如用思想控制无人机、玩电子游戏以及操控键盘等，这对未来的研究也有一定启发性。此外，Cognixion和Neurable等多家公司正在探索基于EEG的BCI在现实中的应用，并已获得可观的资金及支持，许多激动人心的项目都在筹划中。

概述

在此项目中，我们在神经系统和外部AI代理之间建立了直接联系。代理可自由选择，只要能有API即可，像Google Assistan、Siri、Alexa和Watson这些都可以考虑。也可以选择Dictionary或YouTube之类，不过使用这些只能根据内容进行查询工作，不能实现一般性请求。

就本项目目标而言，选用Google Search这个软件，因为它最灵活，设置起来也最容易。完成这些后，很多术语你只需一想，不必输入，即可在谷歌上查询。

我们采用的这一技术会利用大脑在默读中产生的神经信号。这个信号就是你在品读、思考时大脑的“内部独白”。也许你在默读时会发现，有时下巴和舌头会轻微动动，幅度很小，你甚至都察觉不到。在有关SAT、MCAT、GRE或其他标准化考试的应试技巧里，你可能也见过类似概念。考试时尽量不要默读，否则会影响你的阅读速度。

不妨充分利用默读这一特性，因为即使你不打算出声，大脑也会根据你所想的词向喉部发送相应信号。将电级置于喉咙和下颌神经上方的脸部区域，就能记录与特定词相对应的信号，再以此训练深度学习模型去识别不同词语。也就是说，在你想某个词语时，只要你一想，别人就能知道你在想什么。