腦機介面新突破!科技讀心術:只需「想像寫字」即可轉譯出真實文字

如同《黑鏡》一般的讀心術!受試者只要想像「握筆寫字」,即可透過植入物轉譯出你要寫的文字。
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還記得前陣子馬斯克的大腦晶片新創 Neuralink 才剛發表過猴子用意念打電動的影片嗎?這次輪到學術界帶給大眾驚喜,科學期刊 Nature 於本週發表一篇相當有趣的人機介面互動研究,利用人腦植入物作為媒介,全身癱瘓的病患可憑藉「想像寫字」來輸出真正的文字,每分鐘約可寫出 90 個英文字母,非常驚人。

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想像力就是你的超能力

先前也有相關的研究及臨床實驗,利用腦機介面技術讓癱瘓者可以打字,並且嘗試如傳送訊息、線上購物的活動。雖然有效,但缺點就是過程緩慢,需要使用者全神貫注地讓眼動儀追蹤其脈衝,並且也需要使用者花費時間來學習如何控制系統。

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於是,科學家開始嘗試別的辦法來幫助癱瘓者傳達意念。研究發現,在人腦執掌書寫思維的區域,會在書寫時產生對特定文字的意念,而這也許可以利用植入物來追蹤,再將此電流訊號轉譯成真實世界的文字。但很快就遇到研究瓶頸:這個意念很難被目前的科學方式所理解。

然而,天無絕人之路。研究團隊發現,在這個意念變成實際動作(書寫)前,此電流訊號會先被傳輸到運動皮質,並在那裏被大腦轉譯成肌肉動作,因此推測在運動皮質所掌握到的意念脈衝,信號較為清晰、不模糊,更容易被科學技術給理解,成為研究團隊的新目標。

研究人員在癱瘓者的前運動皮質(premotor cortex)處放入兩個植入物,用來捕捉寫字動作的意念。實驗中,受試者被要求想像在紙上寫字的感覺,並且透過植入物記錄這時的神經活動狀態。

實驗結果

研究人員放了 200 個電極進入受試者的前運動皮層,雖然不是所有意念都能成功被轉譯出來,但也非無功而返。團隊以主成分分析(Principal components analysis,PCA)方法,解構想像寫每個字母時的神經活動特徵,並將其轉譯成二維圖(two-dimensional plot)。結果發現,肉眼上看起來比較相似的字母,例如 p、b、h 及 n、r,會產生彼此靠近的群體,讓人難以分辨。

總而言之,在這次的實驗中,研究人員可在 94% 的準確度中來解密受試者所書寫的文字。雖然系統的分析較為緩慢。為了讓書寫文字可以被即時辨認,研究人員訓練了一套遞歸神經網絡(recurrent neural network)來分析每個字母。

目前這套系統可處理的數據量一次約為 242 個字母,雖然處理量不大,但運作效率良好,從受試者想像到字母轉譯在螢幕上僅需半秒鐘的時間,讓溝通效率大大提升。受試者可以在每分鐘產出 90 個字母,超過過去技術約每分鐘 25 個字母的速度。而轉譯出錯率約為 5%,經過系統自動修正潤飾後,可將錯誤率降低至僅 1%,相當厲害。

但前面書寫測試所使用的句子,都是由研究員設計好,並請受試者「想像」的。而實驗第二階段,研究人員請受試者自由回答問題之答案,「邊想邊寫」的狀況則會讓速度下降至每分鐘 75 個字母,自動更正後錯誤率為 2%,表現仍不錯。

科學家:連原型都還稱不上,大家還要再等等

「它還不是一個完整的、可在臨床上可行的系統。」研究團隊表示。

由於目前的受試者數量僅一人,因此無法得知這套解釋系統是否能夠通用在所有人的腦內脈衝上。此外,實驗中所使用的字符還不包含數字、大寫字母與標點符號,並且神經元恐會因微小偏移等多種因素產生誤差,因此每周至少要進行一次的系統校正,以保持穩定的低錯誤率。

雖然還有這麼多的難關尚須突破,但和以前的腦機介面技術相比,這套新的系統擁有溝通上的速度提升、準確性佳,並且癱瘓者也無需像以前一般全神貫注在「寫字」上,就如同一般人也能邊寫字邊和其他人聊天一樣,需要的注意力較少。另外,上述提到的「字母太像導致系統搞錯」的問題,也可以用研究團隊特別設計的替代字母來解決,這之中仍有許多的發展潛力。

此系統的商用普及化並非馬上就能實行,但也透過實驗結果告訴大眾更多腦機介面的潛力與應用,讓人類又往「黑鏡」般的世界靠攏了一些。

核稿編輯:Anny

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佈局未來需求! Viva TV 導入 Seagate 儲存解決方案,打造可「與時俱進」的海量影音資料庫!

「電視購物」的概念自 80 年興起後已有超過 40 年的歷史,目前國內也有多間經營近 20 年的電視購物頻道,在面對網路電商、直播帶貨…等新型態的銷售方式,電視購物業者如何做到「進可攻,退可守」?
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Photo Credit:Viva TV
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在 2000 年左右,隨著東森購物、富邦 momo 與 Viva TV 美好購物…等多個電視購物頻道陸續開播,也引發一波「看電視,打電話買東西」的熱潮,全盛時期電視購物頻道的收視人口甚至覆蓋超過全國總人口的一半,潛在營收規模上看新台幣千億元。

不過隨著網路電商的興起,以及後來寬頻網路與行動網路的普及,帶動了網路串流影音內容的發展,也大大影響了電視購物頻道的營收表現,除了因應轉型 EC 電子商務業務,國內知名電視購物頻道之一的 Viva TV 美好購物也選擇站穩腳步,鞏固現有業務,透過優質的節目內容為消費者創造價值,同時也進一步思索如何強化營運效能,找出未來創新的可能方向。

影音檔案龐大,儲存也需要講求效率

對於電視台來說,每日產出的影音內容,都需要被完整儲存下來,除了作為電視台日後參考使用的歷史資料,也需要符合政府法規制定的規範保留一定年限,日積月累,所需要佔用的空間真的十分可觀。以 Viva TV 自身為例,每日購物台會有數小時的全新節目,每一小時的影音內容達 15GB~18GB,因此每日最低就需要 150GB 的儲存量。

不過以購物台的內容形態而言,其實對於歷史資料的保留需求並不高,雖說目前從 2005 年開台至今的 SD、HD 影音內容都有完整保存,但公司內部其實也有歷史影音內容需求性與保存時間的討論,由於過去儲存資料的方式單純以「片庫」的形態來管理,所以資料的擺放其實相散亂,只要求基本服務的正常運作,但當需要查找檔案較龐大的舊影音時,就會遇到處理效能較為緩慢的問題。而當時建置的儲存系統廠商已無法解決效能上的問題,也因此最終考量建置全新的資料儲存中心,以便進行資料的搬遷與升級。

企業選擇儲存解決方案:容量、效率、穩定性三大條件缺一不可

近期 Viva TV 與知名儲存解決方案廠商 Seagate 希捷合作,導入企業級的儲存解決方案,採用兼顧大容量與高效能的 5U 高密度機架式存設備 ExoS X 5U84,搭配單碟 18TB 容量的 Exos X18 企業級硬體,打造總容量 1.5 PB(1,500 TB)的超大儲存系統。

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Viva TV攜手Seagate解決資料儲存問題

董事長室的專案規劃經理林振德與我們分享,對於 Viva TV 來說,選擇企業級儲存解決方案的三個主要條件,包括了「容量」是否符合未來內容成長需求,以及前面提到調用資料的「效率」問題之外,另一個絕對必要的就是產品的穩定性與廠商在系統整合支援的能力。

在「容量」評估方面,考量到過去舊有儲存系統已經有 300 TB 規模的資料量,以及未來資料增長的需求,Viva TV 評估需要更大的總容量,同時為了限縮主機佔用的機架空間,因此單一磁碟的儲存量與整個儲存系統的儲存密度就顯得更為重要,也因此選用 Seagate 單碟 18 TB、可擴充達 84 顆硬碟的儲存主機就獲得 Viva TV 的青睞,同時以單位儲存價格比來說,Seagate 也是目前市場上極具競爭力的選擇,也為企業節省不少成本。此外,在「效率」的表現方面,Exos X18 提供進階寫入快取機制,能提供 270 MB/s 的傳輸效率,而 ExoS X 5U84 也內建雙控制器配置,最高傳輸量達 5.5GB/s 寫入;7GB/s 讀取,能滿足資料隨時調用的需求。

除了實際使用上的需求,對於所有企業而言,資料儲存的「穩定性」絕對是重中之重,若是發生硬體方面的問題,受到影響的部門眾多,也會影響整個電視台的營運;而 Seagate 不僅在 Exos X18 企業級硬碟提供高標準的每年 550TB 工作負載率、250 萬小時的 MTBF(平均故障隔時間) ,高密度機架式存設備 ExoS X 5U84 也提供 ADAPT 功能的備援熱插拔控制器、備援熱插拔硬碟機、風扇、雙電源線、熱待機備用、自動容錯轉移與多路徑支援…等提高可用性的機制,另外更為重要的是,Seagate 提供的系統整合服務極為完善,無論是售前或是售後都能保持極為暢通的溝通管道,能即時滿足技術上的支援。

雲端化現階段還未能滿足影音內容應用需求

由於影音檔案的儲存量極為龐大,林振德表示,除了單純解決「如何存放」的問題,能夠有效率的依照需求來調用資料更是一大關鍵,而他們也曾比較過自有的儲存中心與雲端化的儲存服務,除了「成本」是主要考量之外,「應用」更是一大關鍵,尤其是資料上下雲端所需要花費的時間可能會是本地端複製的數倍,可能無法滿足實際使用這些備存檔案的需求;像是過去 Viva TV 就曾經遇到需要配合檢調單位調出特定產品的資料時,就要一次找出不同年份、時間有曝光產品的節目內容,檔案規模也高達數百 GB,光是本地端匯出資料就耗費大量時間,若是真的採用雲端化儲存,恐怕花費的時間會增加數倍,同時單純靜態資料的固定備份,也將增加日常維運的時間成本。

現階段 Viva TV 仍以本地端磁碟儲存系統為主要解決方案的主要理由還是在於龐大儲存量的需求,雲端的成本仍舊偏高,再者就是資料上雲後,資料下載時的速度是否足夠,以實際需求面來說,影音儲存的目的並非單純的「稽核備份」,能夠「隨取使用」更是一大重點。

迎接 8K 世代,「與時俱進」絕對必要

電視產業的大環境變遷絕對是目前面臨最大的挑戰,近幾年因為疫情影響,也可以發現到競爭對手搭上電商需求的浪潮轉型成功,不過對於電視購物這一個領域,Viva TV 對於未來發展仍舊看好,如何內容做到更好會是聚焦的重點,在堅守本業的同時,與 EC 整合,同時吸取網路直播帶貨、低成本形態的媒體營運模式之長,做出內容拍攝、銷售形態的轉變將會是下一階段的目標,畢竟年輕族群接收資訊的主要管道已非電視平台,如何拉回這些人的目光焦點會是非常重要的關鍵。

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Viva TV積極做內容優化,看好未來市場仍大有可為。

除此之外,在電視節目由 SD 轉變為 HD 之後,下一步可能會直接跳過 4K 而進入到 8K 世代,以目前公眾平台的傳輸基礎量來評估,2 至 3 年後台灣的收視就將進入到 8K 市場,目前已有業者正在實測營運 8K 影音內容,而這也將會是電視購物頻道下一階段要面臨的挑戰。

單位資料量比現有 HD 等級高出數倍的 8K 超高畫質內容,可符合儲存容量且高效穩定的數位儲存系統,對於電視台來說絕對會是必要的投資項目,以 Viva TV 所導入的 Seagate 企業儲存解決方案來說,已經能夠因應未來 5 年的實際使用需求,同時也兼具「與時俱進」的擴充彈性,從容不迫地面對下一階段的挑戰。