近日，美國國防部公布了一項投資6500萬美元的“腦芯片”計劃，希望研究人員開發(fā)一種腦機(jī)接口，讓人腦與計算機(jī)直接相連，為戰(zhàn)士提供“超級感受”。英國《每日郵報》、美國電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)《光譜》雜志等多家外媒關(guān)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(biāo)，就是讓這種可植入系統(tǒng)在大腦和計算機(jī)之間提供精準(zhǔn)的雙向通信，二者將直接對話。
那么，該計劃的最大技術(shù)亮點(diǎn)是什么?相比目前的大腦植入物的優(yōu)勢何在?未來的成果可以用于哪些現(xiàn)實(shí)場景?
并行鏈接100萬個神經(jīng)元
現(xiàn)在最好的腦植入物，比如癱瘓病人用來控制機(jī)器人手臂的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等，只能記錄幾百個神經(jīng)元。
而DARPA的計劃是通過先進(jìn)的神經(jīng)接口來并行接觸超過100萬個神經(jīng)元，讓高級神經(jīng)元器件提供較高保真度、分辨率和精確度的感官界面。
“這將有助于加深DARPA對大腦的生物學(xué)屬性、復(fù)雜性和功能的理解。”項目負(fù)責(zé)人菲利普·阿爾沃爾達(dá)說。
他介紹，該計劃的第一階段重點(diǎn)是在腦機(jī)接口的硬件、軟件及神經(jīng)科學(xué)方面取得重大突破，并開始在動物和培養(yǎng)細(xì)胞上進(jìn)行測試;第二階段，要求持續(xù)深化基礎(chǔ)研究，與此同時整合取得的進(jìn)展，開發(fā)可用于在人體上進(jìn)行安全測試的新設(shè)備。
現(xiàn)在，美國布朗大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、視覺與聽覺基金會、約翰·皮爾斯實(shí)驗(yàn)室、加州大學(xué)伯克利分校和Paradromics公司等機(jī)構(gòu)，將獲得DARPA數(shù)百萬至上千萬美元的資助，其中四個團(tuán)隊將重點(diǎn)放在視覺感受上，兩個團(tuán)隊將關(guān)注聽覺和語言系統(tǒng)的增強(qiáng)。
與每個神經(jīng)元清楚地單獨(dú)通信
目前，批準(zhǔn)用于人類神經(jīng)界面的芯片只能容納100個信道，每個信道中聚合了來自數(shù)萬個神經(jīng)元的信號，結(jié)果是嘈雜且不準(zhǔn)確。
相比之下，DARPA要開發(fā)的硬件，要在不超過一立方厘米的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)通信鏈路，可以在大腦的指定區(qū)域與100萬個神經(jīng)元中的任何一個清楚地單獨(dú)通信。
為了做到人腦與芯片充分相容、信號暢通無阻，獲得資助的硅谷公司Paradromics，計劃于2018年公布其設(shè)計的名為“NIOB”的無線芯片組，其中，將包含4個芯片和20萬個微型元件，以保證信息的實(shí)施有效傳輸。
100萬個神經(jīng)元雖然僅占大腦總共86億個神經(jīng)元的一小部分，但處理起信號來也并非易事。
“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，還能將計算機(jī)生成的信號傳輸?shù)酱竽X神經(jīng)元。”阿爾沃爾達(dá)說。
給殘障人士裝上“神經(jīng)假肢”
阿爾沃爾達(dá)啟發(fā)道：“想像一下，當(dāng)人腦與現(xiàn)代電子產(chǎn)品之間的渠道打開，會有什么可能?”
腦機(jī)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?shù)诫娔X中;反過來，還可以將電腦的信息錄入人腦，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(jīng)病學(xué)治療奠定基礎(chǔ)。”它的潛在應(yīng)用，是可以通過向大腦傳輸高分辨率的數(shù)字聽覺或視覺信號，彌補(bǔ)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(yīng)用評估。
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