FacebookのBrain-Typing研究、脳から直接コンピュータに文字を入力

Facebookは脳の情報を出力する研究を進めている。これは「Brain-Typing」と呼ばれ、頭で思うだけで文字を出力する。今はデバイスを操作する時に音声で指示するが、この技術が完成すると声に出さなくても頭で思うだけで操作できる。究極のインターフェイスでデバイスと意思疎通ができ生活が劇的に変わる。

出典: Facebook

ブレインインターフェイスを開発

Facebookは開発者会議「F8」でブレインインターフェイスを開発していることを発表し、このプロジェクトの存在を明らかにした (上の写真)。これはRegina Duganが主導するプロジェクトで、脳の情報を出力する技術や皮膚経由で情報を入力する技術を公開した。DuganはDARPA (アメリカ国防高等研究計画局) で長官を務め先進技術の開発に寄与してきた。その後、Googleに移りATAP (Advanced Technology and Projects、社内インキュベータ) 部門を創設した。ここでTango (拡張現実技術) やProject Ara (モジュール方式スマホ) が生まれた。

毎分100語の早さで出力する

ブレインインターフェイスには様々な方式があり多くの研究機関が取り組んでいる。医療分野ではデバイスを脳にインプラントし会話を実現する方式が研究されている。Facebookは一般消費者を対象にしており、非侵襲性 (Non-Invasive) のデバイスで脳の情報を出力する方式を目指す。頭で思ったことを毎分100語の早さで出力する性能を目標とする。これは一般にBrain-Typingと呼ばれ光学的な手法で実現する。研究チームは60人体制で、Optical Neuroimaging (脳のニューロンの構造を光学的に解明する技法) 研究者を中心に構成されている。

Optical Neuroimagingとは

Optical NeuroimagingとはLEDやレーザーを使い大脳皮質 (cerebral cortex) から発信されるシグナルを受信して解析する手法を指す。具体的には近赤外線を頭皮表面に照射し、その反射波を測定し脳機能をマッピングする。頭皮上に光源とセンサーをあてて、CTスキャンのように脳内構造を3Dで把握する。

脳内のヘモグロビン量を測定

これ以上の説明は無かったがOptical Neuroimagingは脳内のヘモグロビン (血液) の量を測定することでニューロンの活動量を把握する。ヘモグロビン (Oxy-HbとDeoxy-Hb) と脳の活動はニューロンの酸素消費量を通し相関関係があることが分かっている。近赤外線を頭皮表面に照射すると光は頭皮を通過し脳に届く。脳内のヘモグロビンがPhoton (光子) の束を吸収し、その反射波をセンサーで読み取るとニューロンの活動状態が分かる。明るい光源に手をかざすと血液が近赤外線を吸収し指が赤く見える原理を応用している。

現行技術からの大きな飛躍

Optical NeuroimagingをALSなど運動系に障害がある患者に適用し意思疎通を行う研究が進められている。最新の事例ではALS患者がYes/Noの意思表示ができたとの報告がある。この技法は医療分野での研究が先行している。Facebookはこの手法を消費者向けのインターフェイスとして利用する。Yes/Noのバイナリーなシグナルを読み取る技術から、毎分100語の早さで出力する技術にジャンプすることになる。このためにはニューロンの状態を毎秒数百回サンプリングする必要があるといわれ、極めて高度な技術を必要とする。

出典: Facebook

仮想現実や拡張現実などで利用する

Facebookはこの技術をタイピングだけでなく、メッセージを伝える手段として開発している。仮想現実や拡張現実などで利用することを想定している。例えば、スマートグラスを使った拡張現実では、利用者はデバイスに語り掛けるのではなく思うだけで情報を入力できる。スマートグラスがアイスクリームを認識し「ランニング距離を2マイル伸ばしますか?」と問いかけると (上の写真)、これに対して利用者は頭で思うだけで声を出さないで返答を入力できる。満員電車の中でも周りを気兼ねすることなくスマートグラスを操作できることになる。Facebookはこのシステムを数年のうちに実現するとしている。

多くの疑問が未回答のまま

Brain-Typingは理想のインターフェイスであるが、Duganの説明に対して医学界から疑問の声が上がっているのも事実。Optical Neuroimaging手法について具体的な説明はなく、多くの疑問が未回答のままとなっている。現在はデバイスを脳にインプラントする方式が主流であるが、それでも出力精度は40-50%に留まる。これに対して頭皮からシグナルを読み取る方式は精度が悪く、Facebookのブレークスルー技術は何なのか疑問の声が寄せられている。

Building 8

FacebookはMoonshotと呼ばれる先進技術を「Building 8」で開発している(下の写真)。これはGoogle Xに相当する先進技術研究所でコミュニケーションを促進するハードウェアデバイスの開発が進められている。Brain-Typingプロジェクトは2016年10月頃から始まり二年間の研究期間が与えられている。二年後に研究結果をレビューしプロジェクトを継続するかどうかが決まる。

出典: Facebook

人とマシンの関係が根本から変わる

消費者向け製品では頭皮から電気シグナル (Electroencephalography、脳波) を読み取り利用者の意図を把握する方式が中心となっている。大量のノイズの中から対象シグナルを検知するのが課題で、単純な操作に限定して使われている。多くの企業から製品が出荷され、ゲームやリラクゼーションなどで利用されている。Facebookの方式はヘモグロビン量からニューロンの活動を読み解くもので現行技術から大きな飛躍になる。これが本当に実現できれば恩恵は計り知れない。健常者と非健常者ともに人とマシンの関係が根本から変わる。

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