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

往下滑看下一篇文章
總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁
總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁

【總統科學獎】宗旨在於提升臺灣在國際學術界之地位,獎勵數理科學、生命科學、人文及社會科學、工程科學在國際學術研究上具創新性且貢獻卓著之學者,尤以對臺灣社會有重大貢獻之基礎學術研究人才為優先獎勵對象。

2025年11月11日,總統科學獎頒獎典禮於總統府正式舉行。2001年設立、每2年頒發1次的總統科學獎,今年已邁入第13屆,本屆的2位獲獎者,分別是生命科學組的院士梁賡義、工程科學組的院士葉均蔚。2位臺灣的科研泰斗,不僅全心全意投入創新,更樹立了典範,成為所有科研人員的榜樣。

總統賴清德在致詞時,引用諾貝爾和平獎得主曼德拉(Nelson Mandela)的話指出:「在事情完成之前,一切都看似不可能。這說明了2位院士的故事,他們對未知世界保持熱情、好奇,認真從基礎研究做起,並堅持努力到最後一刻,成功終將屬於他們。」

2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
圖/ 數位時代

梁院士開創廣義估計方程式 ,加速新藥問世,造福千萬病患

從數學跨足生物統計、再投身高等教育與國家衛生的梁院士,從小就喜歡數學的嚴謹,在美國華盛頓大學攻讀博士期間,因為接觸到當時炙手可熱的「存活分析」,進而對生物統計產生興趣,「投入『生物統計』是條不歸路,因為我發現,統計工具的發展,可以對人類健康有間接幫助。」後來,他前往美國約翰霍普金斯大學任教,又與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」,突破了傳統分析方法必須假設所有樣本獨立的侷限,讓長期追蹤資料的解讀更嚴謹,也成為全球健康研究不可或缺的工具。

梁院士研究做得出色,卻不只將心力擺在學術上,他更心心念念著臺灣的發展,持續關心高等教育、國家衛生等領域。他在美國任教的28年間,幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。2010年,他乾脆辭去教職,回臺擔任國立陽明大學校長,將陽明大學打造成醫學、人文並重的全人大學。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

2017年,他又接下國家衛生研究院院長一職,並在新冠肺炎爆發期間,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,採購1千萬劑疫苗,完成防疫任務,「所以獲得總統科學獎,不僅是個人的榮耀,更是國家對全人教育的推動、公共衛生實踐,以及任務導向的研究重要性的肯定。能在其中有一些貢獻,我深感榮幸。」

高熵合金之父葉院士,堅持不懈打破材料學定律

被譽為「高熵合金之父」的葉院士,打破材料學界以1~2種主元素為基底的傳統,開創出能讓數十種元素混合的「高熵合金」,為元素週期表注入嶄新生命力,在半導體、智慧機械、綠能科技、國防與生醫等領域帶來突破性的應用。過去合金多以單一金屬為主,再加入少量元素微調性質,金屬種類愈多反而愈脆、延展性與硬度下降,使應用受限;然而高熵合金卻反其道而行,以4、5種以上金屬融合,展現出更佳的延展性、耐腐蝕性與硬度,重新定義合金的可能性。

令人驚訝的是,30年前葉院士提出高熵合金構想時,曾被質疑「觀念錯誤、毫無可能」。他不畏質疑,透過紮實的實驗與論證,於2004年一口氣發表5篇高熵材料論文,為高熵合金命名、定義並奠定理論基礎,後續更平均每年發表逾10篇研究,提出高熵效應、嚴重晶格扭曲效應、緩慢擴散效應與雞尾酒效應等核心概念,開創全新的材料科學典範。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予葉院士。
圖/ 數位時代

如今,高熵合金不只在學界掀起熱潮,更成功落地產業。「學以致用非常重要!」葉院士強調,學術研究不該停留在象牙塔,而應投入產業、協助解決關鍵瓶頸。他不僅與國立清華大學共同成立「高熵材料研發中心」,也創辦全球首家高熵材料公司,推動技術轉移與產業升級,讓高熵合金真正走向世界舞臺。

所有總統科學獎得獎人的科學成就及重要貢獻,不僅提升臺灣學術聲譽及國際競爭力,對於增進人類生活福祉更有深遠的影響,實為臺灣學術界的最高典範。而本屆梁院士、葉院士2位得獎人終身投入科學探索、人才培育的成果,嘉惠了整個社會,更成就跨世代的深遠影響,為臺灣科學寫下光輝一頁。

【總統科學獎委員會 廣告】

登入數位時代會員

開啟專屬自己的主題內容,

每日推播重點文章

閱讀會員專屬文章

請先登入數位時代會員

看更多獨享內容

請先登入數位時代會員

開啟收藏文章功能,

請先登入數位時代會員

開啟訂閱文章分類功能,

請先登入數位時代會員

我還不是會員, 註冊去!
追蹤我們
進擊的機器人
© 2025 Business Next Media Corp. All Rights Reserved. 本網站內容未經允許,不得轉載。
106 台北市大安區光復南路102號9樓