图像生成原理

    在２００８年１２月１０日出版的美国《神经元》杂志上，一篇１５页的论文引起了广泛关注。作者神谷之康博士称，他的研究团队已经找到一种方法，能够通过大脑扫描的方式来复制人们看到的影象。心理学家认为，该技术有可能在未来录下人们的梦境。但这并不像国内多家媒体报道的那样，“解梦软件能让梦境内容在屏幕上重现”，其实这只是人类迈出“捕梦之路”的第一步。

    让机器人玩“石头剪子布”

    神谷之康博士是日本国际电气通信基础技术研究院脑情报研究所的学者，也是脑情报与神经系统领域的世界知名专家。从他的个人网站可以了解到，他曾在包括哈佛和普林斯顿在内的世界多所著名大学的实验室任职，２００５年被美国著名科普杂志《科学美国人》评为神经成像领域的首席权威。

    神谷之康长期从事计算神经系统的研究工作。２００７年６月，他的团队研发的“脑机接口”术，让机器在捕获人脑意念方面取得突出成果。通过核磁共振成像技术，可以给“石头剪子布”游戏参与者的大脑“解码”，并将数据输给机器人，让它的手做出相应手势，即借助新型仪器和软件来“读懂”人的思想，然后指挥机械手选择做出石头、剪刀或者布的形状——这简直就是一个受玩家思想控制的机器人。

    ２００８年３月，美国加州大学伯克利分校神经学家杰克·格兰特，在国际权威期刊英国《自然》上发表论文，宣布用一种解码器可成功窥探大脑中的影像信息。本报２００８年３月１４日以《美国发明“读心仪”》为题进行过报道。

    但随后，神谷之康在利用脑部核磁共振技术方面再次领先。下面，让我们了解一下他的研究方法和细节。

　　根据视觉信号重建图像

    神谷之康团队的研究成果，离不开脑部功能核磁共振技术（ｆＭＲＩ）的帮助。所谓ｆＭＲＩ，就是通过一定刺激使大脑皮层各功能区在磁共振设备上成像的方法，它结合了功能、影像和解剖三方面的要素，是一种在活体人脑定位各功能区的有效方法。

    研究人员是从人眼视觉信号的形成过程入手开展研究的。人们能看到物体，有赖于在观察过程中，目标物所反射的光线进入人眼后，在视网膜上形成了一种电子信号。这种电子信号传入人的大脑经过处理后，就会使人产生视觉。因此只要能成功捕获目标物所反射的光线在视网膜上形成的电子信号，就能实现视觉影像的还原。

    神谷等人准备了４００张图片，每张由纵横各１０小格共１００格组成，格子内用黑白两色描绘出字母、方块、十字等记号。实验中，志愿者每１２秒看一幅图片，随后通过ｆＭＲＩ测定视觉皮质脑血流变化，再利用联系图像和脑部活动的专用程序让电脑掌握这一规律。之后，参加者被要求观看新的图像，将ｆＭＲＩ的测定结果输入到电脑后，电脑就能结合之前掌握的规律将图像基本重现。令人称奇的是，研究人员向志愿者展示了“ｎｅｕｒｏｎ”（神经元）的６个字母，之后使用这种技术测量了他们的大脑活性，结果在电脑屏幕上再现了ｎｅｕｒｏｎ这６个字母！

    美国神经学家格兰特在去年３月份曾说：“我们的研究结果暗示，也许很快就能仅仅根据视觉信号所造成的大脑活动，来重建图片。”仅仅几个月之后，神谷就做到了这一点。神谷之康显然比美国的格兰特走得更远，因为格兰特的计算机程序是从有限的图片库中猜测和选择图片，有着无法推广的局限性。相比之下，神谷团队则让计算机学习了影像重建的一般规律，可识别的图片不受限制。神谷因此这样评价自身的研究成果：“他们（格兰特）成功地从一组候选图片中选出了一幅，而候选图片是经过预先分析的。而我们的系统能够从杂乱无章中创造一幅图片。”