文/陳根

　　日前，英國格拉斯哥大學物理學博士生王高，提出了一種連接人腦和計算機實現簡單計算鬼成像(Computational Ghost Imaging, CGI)的架構。其相關論文《用人腦進行計算鬼成像》(Computational Ghost Imaging with the Human Brain)已經發表在Intelligent Computing上。

　　所謂計算鬼成像(computational ghost imaging, CGI)，是指使用關聯計算獲得物體信息。該研究成果可以對人眼的視線之外的物體進行成像，從而實現對人體視覺感知的增強，為增強現實、人機交互等領域的發展提供了新思路。

　　腦機接口(Brain-Computer Interface，BCI)，則是一種將人類大腦與外部計算機或機器連接起來的技術，通過識別和解析大腦發出的電信號，來控制計算機或機器的行為，以及讀取或監測大腦的活動狀態。其研究成果提供了一種探索大腦神經學的技術路線，為理解人類視覺系統的神經物理學機制提供了新線索，可被用于研究有意識和非意識下的腦電狀態差異。

　　在計算鬼成像架構研發的過程中，王高把人類視覺系統當成探測器;調研了腦機接口中常用的視覺誘發信號，選取了穩態視覺誘發電位(SSVEP，steady-state visual evoked potential)作為成像探測的一部分。在此基礎上，他通過大量實驗，研究了光學刺激輸入和 SSVEP 輸出之間的強度關系，繪制了相應的熱力圖，為后續的成功成像提供了基礎。同時，王高提出的自適應計算循環，將 SSVEP 信號對光學散斑進行實時反饋調控，借此加快成像速度、減少探測次數、以及縮短成像所需的時間。由此，他構建了計算鬼成像的深度神經網絡，針對 SSVEP 實現了從強度探測序列到物體圖像的成像映射，也降低了噪聲的影響、提高了成像的質量。

　　王高計算鬼成像架構的研究成果在具體應用中有著巨大的潛力：

　　其一，在人體增強方面，使用腦機接口實現計算成像可以擴展人類的感知能力，例如實現對人的視線之外的場景進行成像。

　　其二，在人機交互方面，通過人眼實現對所注視區域的成像，有望增強殘疾人與外界的交互能力。

　　其三，在神經物理學方面，本次成果提供了一種探索大腦神經學的技術路線，例如在有意識和非意識狀態下腦電差異的表征。

　　其四，在醫學方面，該技術可以為檢查人腦的視覺通路的功能，提供一個潛在的框架和方法。

　　其五，在腦機結合方面，該技術可潛在地使用人類大腦強大的數據處理能力，來處理外部環境中的視覺刺激，并通過讀取 BCI 所記錄的腦電信號來完成復雜任務。例如，使用人類大腦識別或分類圖像。