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100萬個神經元將與電腦直接對話

發佈時間:2017-07-13 07:52:26  |  來源:科技日報  |  作者:  |  責任編輯:

來源標題:100萬個神經元將與電腦直接對話

7月11日,美國國防部公佈了一項投資6500萬美元的“腦晶片”計劃,希望研究人員開發一種腦機介面,讓人腦與電腦直接相連,為戰士提供“超級感受”。英國《每日郵報》、美國電氣與電子工程師協會(IEEE)《光譜》雜誌等多家外媒關注了此事。

美國國防部高級研究計劃局(DARPA)官員稱,該項目的目標,就是讓這種可植入系統在大腦和電腦之間提供精準的雙向通信,二者將直接對話。

那麼,該計劃的最大技術亮點是什麼?相比目前的大腦植入物的優勢何在?未來的成果可以用於哪些現實場景?

並行連結100萬個神經元

現在最好的腦植入物,比如癱瘓病人用來控制機器人手臂的實驗系統等,只能記錄幾百個神經元。

而DARPA的計劃是通過先進的神經介面來並行接觸超過100萬個神經元,讓高級神經元器件提供較高保真度、解析度和精確度的感官界面。

“這將有助於加深DARPA對大腦的生物學屬性、複雜性和功能的理解。”項目負責人菲利普阿爾沃爾達説。

他介紹,該計劃的第一階段重點是在腦機介面的硬體、軟體及神經科學方面取得重大突破,並開始在動物和培養細胞上進行測試;第二階段,要求持續深化基礎研究,與此同時整合取得的進展,開發可用於在人體上進行安全測試的新設備。

現在,美國布朗大學、哥倫比亞大學、視覺與聽覺基金會、約翰皮爾斯實驗室、加州大學伯克利分校和Paradromics公司等機構,將獲得DARPA數百萬至上千萬美元的資助,其中四個團隊將重點放在視覺感受上,兩個團隊將關注聽覺和語言系統的增強。

與每個神經元清楚地單獨通信

目前,批准用於人類神經界面的晶片只能容納100個信道,每個信道中聚合了來自數萬個神經元的信號,結果是嘈雜且不準確。

相比之下,DARPA要開發的硬體,要在不超過一立方釐米的區域內實現通信鏈路,可以在大腦的指定區域與100萬個神經元中的任何一個清楚地單獨通信。

為了做到人腦與晶片充分相容、信號暢通無阻,獲得資助的矽谷公司Paradromics,計劃于2018年公佈其設計的名為“NIOB”的無線晶片組,其中,將包含4個晶片和20萬個微型元件,以保證資訊的實施有效傳輸。

100萬個神經元雖然僅佔大腦總共86億個神經元的一小部分,但處理起信號來也並非易事。

“雙向通訊的含義,一方面要能記錄大腦傳輸出來的腦電波;另一方面,還能將電腦生成的信號傳輸到大腦神經元。”阿爾沃爾達説。

給殘障人士裝上“神經假肢”

阿爾沃爾達啟發道:“想像一下,當人腦與現代電子産品之間的渠道打開,會有什麼可能?”

腦機雙向交流意味著,對霍金這樣的大家,他們活躍而寶貴的思想,可以直接傳輸到電腦中;反過來,還可以將電腦的資訊錄入人腦,以幫助失去聽覺和視覺等感官的普通人。

“是的,如果我們成功向大腦直接傳遞豐富的感覺信號,該計劃將為新的神經病學治療奠定基礎。”它的潛在應用,是可以通過向大腦傳輸高解析度的數字聽覺或視覺信號,彌補殘障人士的視力或聽覺缺陷。

作為計劃的一部分,研究人員將與美國食品和藥物管理局(FDA)合作,開始探索長期、安全的潛在應用評估。


文章來源:科技日報
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