百万神经元与计算机直接对话,美军砸重金部署新脑芯片计划

房琳琳/微信公众号“科技日报”

2017-07-11 19:37

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7月11日,美国国防部公布了一项“脑芯片”计划——为“Matrix”项目投资6500万美元,希望研究人员开发一种脑机接口,让人脑与计算机直接相连,为战士提供“超级感受”。英国《每日邮报》、美国电气与电子工程师协会(IEEE)《光谱》杂志等多家外媒关注了此事。
Paradromics为DAPPA设计的“NIOB”芯片组合草案。 本文图均为 微信公众号:科技日报 图
美国国防高级研究计划局(DARPA)官员称,该项目的目标,就是让这种可植入系统在大脑和计算机之间提供精准的“双向”通信,二者将直接“对话”。
那么,该计划的最大技术亮点是什么?相比目前的大脑植入物的优势何在?未来的成果可以用于哪些现实场景?
并行链接100万个神经元
现在最好的脑植入物,比如瘫痪病人用来控制机器人手臂的实验系统等,只能记录几百个神经元。
而DARPA的计划展望未来,要通过先进的神经接口来并行接触超过100万个神经元,让高级神经元器件提供较高保真度、分辨率和精确度的感官界面。
“这将有助于加深DARPA对大脑的生物学属性、复杂性和功能的理解。”项目负责人菲利普·阿尔沃尔达说。
他介绍,该计划的第一阶段重点,要在脑机接口的硬件、软件,以及神经科学方面取得重大突破,并开始在动物和培养细胞上测试这些进展;第二阶段,要求持续深化基础研究,与此同时整合取得的进展,开发可用于在人体上进行安全测试的新设备。
现在,美国布朗大学、哥伦比亚大学、视觉与听觉基金会、约翰·皮尔斯实验室、加利福尼亚大学伯克利分校和Paradromics公司等机构,都将获得DARPA数百万至上千万美元的资助。其中四个团队将重点放在视觉感受上,两个团队将关注听觉和语言系统的增强。
与每个神经元清楚地单独通信
目前,批准用于人类神经界面的芯片只能容纳100个信道,每个信道中聚合了来自数万个神经元的信号,结果是嘈杂且不准确。
相比之下,DARPA要开发的硬件,要在不超过一立方厘米的区域内实现通信链路,可以在大脑的指定区域内,与100万个神经元中的任何一个清楚地单独通信。
为了做到人脑与芯片充分相容、信号畅通无阻,唯一获得资助的硅谷公司Paradromics,计划于2018年公布其设计的名为“NIOB”的无线芯片组,其中,将包含4个芯片和20万个微型元件,以保证信息的实施有效传输。
100万个神经元虽然仅占大脑总共86亿个神经元的一小部分,但处理起信号来也并非易事。
“‘双向’通讯的含义,一方面要能记录大脑传输出来的脑电波,另一方面,还能将计算机生成的信号传输到大脑神经元。”阿尔沃尔达说。
给残障人士装上“神经假肢”
阿尔沃尔达启发道:“想像一下,当人脑与现代电子产品之间的渠道打开,会有什么可能?”
脑机双向交流意味着,对霍金这样的大家,他们活跃而宝贵的思想,可以直接传输到电脑中;反过来,还可以将电脑的信息录入人脑,以帮助失去听觉和视觉等感官的普通人。
“是的,如果我们成功向大脑直接传递丰富的感觉信号,该计划将为新的神经病学治疗奠定基础”。其潜在应用,是可以通过向大脑传输高分辨率的数字听觉或视觉信号,弥补残障人士的视力或听觉缺陷。
作为计划的一部分,研究人员将与美国食品和药物管理局(FDA)合作,开始探索长期的、安全的潜在应用的评估。
(原标题:百万神经元与计算机直接“对话”……美军方砸重金部署新“脑芯片”计划)
责任编辑:王灿澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
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