普林斯顿与英特尔的合作开辟了大脑研究的新天地

今年年初，大约30名神经科学家和计算机程序员齐聚一堂，以提高他们解读人类思想的能力。黑客马拉松是普林斯顿大学和最大的计算机处理器制造商英特尔的研究人员组织的几场黑客马拉松之一，旨在构建可以实时了解一个人在想什么的软件，而这个人正在思考。

普林斯顿大学和英特尔研究人员之间的合作使得解码数字大脑数据的能力取得了快速进展，这些数据使用功能性磁共振成像(fMRI)进行扫描，以揭示神经活动如何产生学习、记忆和其他认知功能。由普林斯顿神经科学研究所和普林斯顿计算机科学与电气工程系的研究人员与英特尔研究机构英特尔实验室的同事共同撰写的《自然神经科学》杂志今天发表了一篇关于解码大脑扫描的计算进展的评论。

“实时监测大脑的能力对于改进脑部疾病的诊断和治疗以及关于大脑如何运作的基础研究具有巨大的潜力，”罗伯特·本德海姆和林恩·本德海姆·托曼神经科学教授乔纳森·科恩说，普林斯顿神经科学研究所联合主任，与英特尔合作的创始成员之一。

科恩同时也是心理学教授，他说，自从两年前合作开始以来，研究人员已经将从脑部扫描中提取想法所需的时间从几天缩短到不到一秒。

一种受益于思想实时解码的实验发生在黑客马拉松期间。这项研究由J.BenjaminHutchinson设计，他曾是普林斯顿神经科学研究所的博士后研究员，现在是东北大学的助理教授，旨在探索当一个人关注环境时大脑的活动，以及当他或她的注意力转移到其他想法或记忆上。

在实验中，Hutchinson让一名研究志愿者——一名躺在fMRI扫描仪中的研究生——在拥挤的咖啡馆里查看一张充满细节的人物照片。哈钦森通过他在控制台室的电脑，可以实时判断这位研究生是否在关注这张照片，或者她的思绪是否在沉思。然后，哈钦森可以通过在她的注意力集中在图片上时使图片更清晰、颜色更深，并在她的注意力分散时使图片变淡来向研究生反馈她的注意力情况。

希尔斯伯勒英特尔实验室的高级首席工程师TheodoreWillke表示，正在进行的合作使想要更多地了解大脑的神经科学家和想要设计更高效的计算机算法和处理方法以快速分类大型数据集的计算机科学家受益，俄勒冈州，英特尔心灵之眼实验室的负责人。Willke负责领导英特尔的协作团队。

“英特尔有兴趣开发高性能计算的新兴应用程序，而与普林斯顿的合作为我们提供了新的挑战，”Willke说。“我们还希望将我们从人类智能和认知研究中学到的知识输出到机器学习和人工智能中，以推进其他重要目标，例如更安全的自动驾驶、更快的药物发现和更早的癌症检测。”

自二十年前发明fMRI以来，研究人员一直在提高在每次扫描中筛选大量数据的能力。当我们思考时，fMRI扫描仪会捕捉大脑中时不时发生的血流变化信号。但是从这些测量中读取一个人的实际想法是一个挑战，而实时做到这一点更具挑战性。

普林斯顿和其他机构已经开发出多种处理这些数据的技术。例如，普林斯顿大学GordonYSWu工程教授兼电气工程教授PeterRamadge的工作使研究人员能够通过结合多人的大脑扫描数据来识别与思想相关的大脑活动模式。设计计算机化指令或算法来执行这些分析仍然是一个主要的研究领域。

强大的高性能计算机通过将任务分解成可以并行处理的块来帮助减少进行这些分析所需的时间。普林斯顿大学PaulM.Wythes'55P86和MarciaR.WythesP86计算机科学教授和其中一位创始人KaiLi表示，更好的算法和并行计算的结合使合作能够实现实时大脑扫描处理的合作。