用人工智慧電擊大腦,可望幫助人類提升15%的記憶能力
用人工智慧電擊大腦,可望幫助人類提升15%的記憶能力

用AI對大腦放電來強化記憶——聽起來彷彿科幻片的場景,其實是正在進行的腦科學研究。

美國賓夕法尼亞大學(University of Pennsylvania)心理學家卡哈納(Michael Kahana)帶領團隊研究,利用機器學習演算法判讀腦波,算準時機向特定腦區進行電脈衝刺激,據稱該技術可使記憶能力提升15%。相關成果剛發表於最新一期《自然通訊》(Nature Communications)。

該研究計畫是由美國國防部資助,目標開發能夠「修復主動記憶」(Restoring Active Memory)的神經科技,以幫助因腦傷產生記憶障礙的病人。

深入大腦進行電擊的「記憶增強術」

要精確觀測大腦活動,最好能直接深入顱內。不過,如果要為了科學研究,讓人打開腦袋、放入電極,恐怕沒人願意,研究倫理審查大概也不會通過。

於是研究人員找來了25位癲癇患者。這些病人因為治療癲癇需要,腦內已植入100至200個電極,用來監測癲癇相關的腦電波。研究人員便利用這些電極記錄高解析率的神經活動,也可透過電極對各腦區進行刺激。

研究人員過去實驗發現,刺激時間點會影響記憶的效果。先前方法要求受試者記憶螢幕出現的字詞,同時每個字顯示時都對大腦規律施放電脈衝。結果發現,只有在記憶功能不佳時,才有增強效果,記憶良好時反而產生反效果。因此無差別持續刺激並不是個好方法。

然而,腦波相當複雜,該如何判讀大腦記憶的活動情形、適時給予刺激?——這時AI就派上用場了。

用機器學習判讀腦波、精準放電

論文第一作者、賓大心理系的數據科學家埃茲亞特(Youssef Ezzyat)表示,新研究有兩方面革新:一是研發監測腦部活動的系統,可依據大腦活動即時觸發相應的刺激;另一方面則是具體找出新的刺激目標,即左腦外側顳葉皮質。

研究人員首先了解大腦進行記憶的腦波模式。受試者嘗試記憶螢幕上的單字時,研究團隊同時每秒從每個電極收集數千筆數據。接下來再測試患者的回憶,並訓練機器學習將數據與受試者記憶單詞的可能性相關聯,藉此針對特定受試者建立出記憶成功或失敗的大腦活動模式。如此一來,AI就能從電極活動預測記憶的情形。

接著再進行電刺激。受試者進行記憶測驗時,AI會即時分析腦活動狀態,如果預測受試者記憶不成功時,就會迅速刺激大腦,提高記憶功能。放出的刺激是安全範圍內的微量電脈衝,參與者並不會有感覺。這有點類似心律調節器,在心律不整、心跳過慢時會放電,只是調節的是更複雜的腦波。研究人員表示,從感測腦波到觸發刺激已可在幾百毫秒之內完成。

研究結果發現,這套系統平均提高患者15%的回憶能力。

四年的「修復主動記憶」研究計劃,目前結果逐漸接近目標,也就是開發可植入式的腦神經調節系統。研究人員相信,這種刺激療法可能有很大應用潛力,將來可望用於協助腦傷及阿茲海默症患者。

資料來源:Nature CommunicationsEurekAlert!Wired

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AI 競爭全新戰場!美光 Mike Cordano:記憶體將成下一個企業戰略制高點
AI 競爭全新戰場!美光 Mike Cordano:記憶體將成下一個企業戰略制高點

從生成式AI訓練、推論,到代理式工作流程(Agentic Workflow)與未來的實體AI,資料流量正以指數級成長,讓記憶體從過去支援運算的配角躍升為決定AI效能與能源效率的關鍵角色。

全球知名的半導體與微電子技術分析機構TechInsights指出,AI競爭正逐漸從晶片算力擴展到記憶體架構設計能力,加速「Computational Memory」等新架構興起;在這波浪潮中,深耕記憶體與儲存技術數十年的美光科技,正與關鍵夥伴展開深度協同設計,包含攜手NVIDIA共同開發適用於新世代資料中心的低功耗記憶體技術,在AI基礎建設的新賽局中成為不可或缺的關鍵。

當GPU不再是唯一主角,記憶體為何躍上AI舞台中央?

過去,半導體的焦點多圍繞在晶片,例如CPU、GPU跟AI加速器等,市場普遍認為,晶片運算能力是左右科技產業發展速度的關鍵,但在進入生成式AI世代後,產業逐漸發現另一個事實:真正限制AI效能的瓶頸不是運算,而是資料能否快速被存取與傳輸。

從大型語言模型訓練,到AI推論、代理式工作流程(Agentic Workflow),甚至未來的機器人與自駕車,龐大的資料流量正持續推升對高頻寬、低延遲、高容量記憶體的需求,讓記憶體產業從過去相對標準化、以價格競爭為主的市場,逐漸轉變為AI基礎建設的重要核心。

「仔細觀察AI應用服務會發現,大多數工作負載都被頻寬限制。」美光科技全球業務執行副總裁Mike Cordano認為,記憶體是突破(頻寬)瓶頸的關鍵,也讓AI競賽從晶片算力升級到記憶體與儲存架構的系統級競爭。這樣的產業洞察,也正是Mike在歷經二十餘年的儲存產業資歷,加上四年半的創投生涯後,選擇加入美光的核心原因之一:在AI重塑產業結構的浪潮下,記憶體將成為這波成長最直接的動能所在。

美光 x 數位時代
美光科技全球業務執行副總裁 Mike Cordano
圖/ 數位時代

從零組件供應商到策略夥伴,記憶體共創時代來臨

AI的崛起,正在改變記憶體廠商與客戶的關係。

過去,記憶體產品多是標準化元件,客戶關注的是價格、供貨與規格;合作模式也偏向短期採購與交易導向。然而隨著AI系統規模愈來愈大,從資料中心、雲端平台到終端裝置,記憶體已經成為決定系統效能的重要關鍵,也因如此,越來越多企業將記憶體視為「策略性資產」,而非單純零組件。

Mike表示:「現在,我們跟客戶合作的時間跨度改變了,在產品正式上市前三到四年便開始合作,從系統架構階段就共同規劃未來需求。」例如,美光科技與NVIDIA共同研發的資料中心所使用的低功耗記憶體,便是雙方提前多年展開深度合作(co-design)的成果。

值得特別注意的是,美光科技除從技術層面與晶片製造商等夥伴共創產品,也在需求層面與客戶進行密切合作,例如,將過去較無約束力、期限僅一年的長期協議(LTA)轉變成為期五年、條款更具約束力的策略性客戶協議(SCA),藉此掌握客戶的未來需求,進而在技術層面做更深度的合作。Mike坦言,深度協同設計是高成本的投入,美光的做法是先廣泛進行市場感知,理解不同場域的需求方向,再與生態系統中的夥伴們展開客製化合作。

從裝置導向轉為Token導向,AI浪潮重寫記憶體成長模式

除了合作模式改變,更大的典範轉移是需求的改變。

Mike解釋,過去記憶體需求跟PC、手機跟伺服器出貨量息息相關,但在AI新世代,推動記憶體需求成長的核心不再是設備數量,而是AI模型所產生的運算與資料消耗量。「AI產業逐漸走向以『Consumption』或『Token』為主的新經濟模式,每一次的模型運算都需要消耗大量的記憶體跟儲存資源,這意味著,即使設備銷量成長趨緩,記憶體需求仍可能持續上升。」

更重要的是,AI應用正從資料中心外擴至手機、PC、自駕車與機器人等場域,儘管不同場域對記憶體的需求不盡相同,但是,Mike認為:所有AI裝置都存在三項共同需求:更快的速度、更大的容量,以及更高的能源效率。

正如Mike在受訪時提到的:「我們最大的挑戰,是如何與客戶和整個生態系保持高度一致,一方面創造供給與產能,另一方面持續推動技術創新。」可以預期,在接下來的五年,記憶體產業面臨的挑戰不僅僅是擴展產能,而是如何與客戶共同規劃需求、同步投入技術創新,而這也是美光科技積極經營AI生態體系的原因。

總的來說,AI帶來的改變,不只是算力提升,而是重新定義整個運算架構:過去,記憶體被視為支援運算的基礎元件;現在,則是決定AI效能、能源效率與創新速度的關鍵資源;當產業競爭從晶片性能延伸到資料流動效率,從裝置數量轉向Token消耗量,記憶體的重要性也將隨之水漲船高,對美光科技來說,這將是其從供應商走向AI生態系核心夥伴的關鍵角色轉變。

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