美军方砸重金研发植入式“脑芯片”

▼美国国防部高级研究计划局的“NIOB”芯片组合草案

照片来源:美国电气和电子工程师学会频谱杂志官方网站

今天的观点

7月11日，美国国防部宣布了一项6500万美元的“大脑芯片”计划，希望研究人员能够开发出一种大脑-计算机接口，使大脑能够直接与计算机相连，并为士兵提供“超级感觉”英国《每日邮报》、美国电气和电子工程师协会(IEEE)频谱杂志和其他外国媒体都关注此事。

美国国防部高级研究计划局官员表示，该项目的目标是让植入式系统在大脑和计算机之间提供精确的双向通信，两者将直接对话。

那么，该计划最大的技术亮点是什么？目前的大脑移植有什么优势？未来的结果可以应用于什么样的现实场景？

一百万个神经元并联在一起。

现在最好的大脑植入物，比如瘫痪病人用来控制机器人手臂的实验系统，只能记录数百个神经元。

美国国防部高级研究计划局的计划是通过先进的神经接口并行接触100多万个神经元，允许先进的神经组件提供高保真、高分辨率和高准确度的感觉接口。

"这将有助于美国国防部高级研究计划局加深对大脑的生物学特性、复杂性和功能的理解。"项目负责人菲利普·阿尔博尔·达说。

他介绍说，该计划的第一阶段侧重于在脑-机接口的硬件、软件和神经科学方面取得重大突破，并开始在动物和培养细胞上进行测试。在第二阶段，需要不断深化基础研究，同时整合已取得的进展，开发可用于人体安全检测的新设备。

目前，布朗大学、哥伦比亚大学、视觉与听觉基金会、约翰·皮尔斯实验室、加州大学伯克利分校和儿科公司等机构将从美国国防高级研究计划局获得数百万至数千万美元的资助。其中，四个团队将专注于视觉感知，两个团队将专注于增强听觉和语言系统。

与每个神经元清晰而独立地交流

目前，批准用于人类神经接口的芯片只能容纳100个通道，来自成千上万个神经元的信号聚集在每个通道中。结果是嘈杂和不准确的。

相比之下，美国国防部高级研究计划局将开发的硬件将在不超过一立方厘米的区域内实现通信连接，并能清晰地与大脑指定区域内的100万个神经元中的任何一个单独通信。

为了确保人脑与芯片完全兼容，信号畅通无阻，受资助的硅谷公司Paradromics计划在2018年发布其名为“NIOB”的无线芯片组设计，其中将包括4个芯片和20万个微元件，以确保信息的有效传输。

尽管100万个神经元只占大脑86亿个神经元的一小部分，但处理信号并不容易。

“双向交流的意义，一方面是能够记录大脑传递的脑电波；另一方面，它也可以将计算机生成的信号传输给大脑神经元。”阿尔博尔达说。

为残疾人安装“神经假体”

阿尔博尔达受到启发:“想象一下，当人脑和现代电子产品之间的通道打开时，会有什么可能？”

大脑和计算机之间的双向交流意味着对于像霍金这样的人来说，他们积极而有价值的想法可以直接传输到计算机。反过来，计算机信息也可以被输入到人脑中，以帮助失去听觉和视觉等感官的普通人。

“是的，如果我们成功地将丰富的感觉信号直接传输到大脑，这个计划将为新的神经治疗奠定基础。”它的潜在应用是通过向大脑传输高分辨率的数字听觉或视觉信号来补偿残疾人的视觉或听觉缺陷。

作为该项目的一部分，研究人员将与美国食品和药物管理局合作，开始探索长期和安全的潜在应用评估。

(北京，7月11日，《科技日报》)