HINREVERSE ENTROPY JOURNAL
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AI能读懂大脑?把想象中的场景变成图像

作者:Choi Kyeong Rok 医师 · 医科学博士 · 2026-11-04

点击图片,可在新标签页查看原尺寸图片。

有个人正在看一张照片。我们看不到照片,只测量这个人的大脑活动。随后,电脑屏幕上出现了一张与他所见相似的图像。

听起来像科幻情节,但在研究实验室里,这已经可以做到。

最近,研究者借助用他人数据预训练的AI,更快地得到了结果。

AI重新画出大脑所见内容的时代,已经开始。

根据脑信号画出的图,究竟有多像原图?

巴士、棒球场、花瓶和猫的概念图,说明类别可识别但细节仍可能不同
根据MindEye2讨论的物体类型新绘制的概念图,并非实际研究刺激图或重建结果。原论文图3中的物体类别可以辨认,但巴士的层数、花朵的颜色和猫的花纹等细节不同。那些示例使用了1小时的个人训练数据。

新概念图:Reverse Entropy。所讨论研究:Scotti PS等,ICML/PMLR,2024年,图3。原论文及研究图像 · 论文许可(CC BY 4.0)。此处未转载原论文的刺激照片。

巴士、棒球场、插着花的花瓶、猫。2024年发表的MindEye2原论文图3,展示了这些场景的实际例子。我觉得,说这些原始示例已经相似到这个程度,是完全可以的。

当然,也能看到一些差别。

红色双层巴士变成了形状不同的巴士,花朵颜色和花瓶形状也发生了变化。

系统抓住了场景中的不少线索,但没有原封不动地复制照片。

究竟在测量脑内什么东西?

这项技术的秘诀,是用MRI对大脑成像。

给参与者看照片时,研究者记录大脑对不同场景产生的不同反应。

当收到新的脑信号,系统便与此前的记录比较,推测图像可能是什么。

真实人脑7T T1加权MRI结构图,并非思想重建图像
真实人脑的7T T1加权MRI图像。它显示的是脑结构,并非本文所讨论研究的fMRI激活图,也不是某个人思想的重建图像。

来源:Asnaebsa,Wikimedia Commons,2022年。原图未作修改。图片来源 · 许可:CC BY-SA 4.0。

代表性研究使用的,并不是我们在医院通常接触的那种MRI,而是功能磁共振成像,即fMRI。

它通过与神经活动相关的血氧变化,间接读取大脑反应。

这与拍摄一张常规脑部MRI图像不同。

从fMRI脑信号估计图像特征,再由AI重建图像的流程

AI辅助图像 · 了解更多

AI将从大脑解码出的特征转成图像的过程。图像生成模型预先学到的知识也会影响结果。此图说明原理,并非实际实验结果。

来源:Reverse Entropy原创说明图,为本版本翻译并重绘。依据Shen等(2019年)、Scotti等(2024年)。研究参考。这是概念图,并非实验结果。

生成式AI就在这里发挥作用。

AI根据从脑信号中推断出的特征,生成图像。

估计物体形状和排列方式的技术,与将这些线索表达成自然图像的技术,结合在了一起。

通用MRI扫描仪与参与者的概念图
新绘制的通用MRI扫描仪概念图,并非照片。脑成像研究需要大型设备,也需要参与者配合。此图并未描绘MindEye2使用的具体设备。

新概念图:Reverse Entropy。背景参考:NIH NIBIB的磁共振成像科普资料。此处未转载韩文文章使用的照片。

不在眼前、只是脑中想象的场景,也能看见吗?

下一步就是想象:读取一个人在脑中构想的场景,而不是正在看到的照片。

2026年5月发表的MIRAGE研究,在参与者想象指定图像或概念时记录脑信号,并据此重建图像。模型使用的是人们实际观看照片时采集的数据进行训练。[3]

从观看照片训练模型,到根据想象时的脑信号重建图像的MIRAGE概念流程
重建想象场景的概念流程,并非实际刺激图或生成结果。MIRAGE原论文图2中的图像能够捕捉冲浪、鸟等线索,但细节不同。论文图中展示的是从多次生成结果中选出的高评分示例。

新概念流程图:Reverse Entropy。所讨论研究:Kneeland R等,《PLOS Computational Biology》,2026年,图2。原论文及研究图像 · 论文许可(CC BY 4.0)。此处未转载原论文的刺激照片和生成示例。

在MIRAGE原论文的示例中,能认出冲浪姿势、鸟等线索,但颜色和细节与原图不同。

这个实验是一个受约束的任务,共涉及18种图像和概念刺激。

它并没有记录脑中自由浮现的每一个想法,也没有把一个人整晚的梦拍成电影。

有趣的是,最擅长重建实际所见图像的模型,并不一定最擅长重建想象图像。

想象时的信号更弱、更不稳定,需要适合这类信号的解码方式。

举个例子,假设脑信号提供了“草地上的一只狗”这个线索。生成式AI就能画出毛发的纹理、眼睛里的亮光,以及草叶投下的影子。

但每个细节都是从大脑读出来的吗?有些部分,是AI用自己学过的狗和草地知识补上的。

能生成清晰、像照片一样的图,并不等于能准确重建一个人真正看见的场景。

2025年发表的《Spurious reconstruction from brain activity》指出了部分图像重建方法中的这个问题。对于熟悉类型的图像,它们能生成看似合理的结果;但在类别与训练数据不重叠的独立数据集上,表现明显下降。

因此,看到结果时,我们不能只停留在“哇,真像照片”。

还要检查物体的数量、位置、颜色,以及彼此之间的关系是否正确。

更让我期待的是沟通的可能性

如果这项技术变得更准确、更方便,或许能帮助难以通过语言或动作表达的人,把脑中的图像传达出来。研究者也将辅助沟通,以及意识与认知研究,列为可能的长期应用方向。

从医生的角度看,如果能开发一种工具,让患者表达那些难以用语言解释的视觉体验,也很有吸引力。

我们看过或想象过的场景,正在变成可以展示给他人的图像。

今后的目标,不只是能做出多么惊艳的图片,而是这张图能多准确地呈现那个人的体验。

参考研究

1. Scotti PS et al. MindEye2: Shared-Subject Models Enable fMRI-To-Image With 1 Hour of Data. ICML / PMLR 235:44038–44059 (2024).

原始论文

2. Shen G, Horikawa T, Majima K, Kamitani Y. Deep image reconstruction from human brain activity. PLOS Computational Biology 15(1):e1006633 (2019).

原始论文

3. Kneeland R et al. MIRAGE: Robust multi-modal architectures translate fMRI-to-image models from vision to mental imagery. PLOS Computational Biology 22(5):e1014263 (2026).

原始论文

4. Shirakawa K et al. Spurious reconstruction from brain activity. Neural Networks 190:107515 (2025).

原始论文

#神经科学 #脑扫描 #fMRI #生成式AI #MindEye #脑成像 #人工智能 #ReverseEntropy

韩语原文发布日期:2026-10-21。阅读韩语原文 ↗