发布日期:2025-01-25 00:51 点击次数:145
如今,脑机接口领域的竞赛已然拉开帷幕。伊隆·马斯克(Elon Musk)的Neuralink在行业内备受关注,占据诸多头条新闻,相较之下,瑞士推出的一款新型芯片,体积小且薄,让Neuralink显得颇为笨重。不过,这款芯片的实际效果却颇为出色。

该芯片由洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究团队精心研发而成,它的诞生标志着脑机接口(BMI)领域取得了重大突破。脑机接口是一种神奇的设备,能够读取大脑的活动信息,并将其转化为现实世界中的输出内容,例如屏幕上显示的文本。而这款特别的设备——微型脑机接口(MiBMI),之所以如此引人注目,是因为它的体积非常小,仅由两个总计8平方毫米的薄芯片构成。与之形成鲜明对比的是,埃隆·马斯克的Neuralink设备尺寸相对较大,约为23 x 8毫米(约0.3 x 0.9英寸)。
不仅如此,EPFL芯片组还具有功耗极低的优势,并且是微创的。它由一个完全集成的系统构成,能够实时处理数据。这与Neuralink有所不同,Neuralink需要在大脑中植入64个电极,然后通过位于大脑外部设备上的应用程序来处理相关数据。
EPFL综合神经技术实验室的负责人Mahsa Shoaran表示:“MiBMI让我们得以将复杂的神经活动精准地转换成可读文本,而且功耗很低。这一成果使我们朝着实用的、可植入的解决方案又迈进了一步,这些解决方案有望显著提升患有严重运动障碍的人的沟通能力。”
和其他BMI类似,这种新芯片主要的工作是对大脑的电活动进行监测,并结合以往大脑监测工作所积累的数据集,将这些活动转化为相应的输出结果。具体来说,MiBMI能够识别出当某人想象一个字母时大脑所产生的信号,并将这些信号转换为文本形式呈现出来。
与今年早些时候植入人类患者体内的神经连接设备不同,新的MiBMI芯片目前尚未在现场开展测试。但它已经输入了从以往的脑接口测试中收集到的实时神经记录,并且在将神经活动转化为实际文本方面,达到了高达91%的准确率。
神经速记
这款新芯片的成功之处还在于,它采用了一种全新的方式来解读大脑发出的语言处理线索。在研究自家芯片的过程中,EPFL的研究人员发现了一组极为特殊的神经标记。当病人想象书写每个字母时,这些标记就会被激活。他们将这组标记命名为独特的神经密码(DNC)。
DNC随后成为每个字母的独特“速记”,这意味着MiBMI芯片组只需要处理这些标记本身即可。每个标记大约只有100个字节,相较于通常与想象每个字母相关的数千字节的神经数据,数据量大幅减少。这正是芯片能够在更小的空间内以更少的能量完成工作的关键因素。研究人员还指出,DNC系统还将缩短安装该芯片的个人的培训时间。
目前,MiBMI能够解码31个不同的字符。研究人员表示,这是类似集成系统中较为常见的表现。他们有信心最终让系统能够解码多达100个不同的字符。
和其他BMI一样,EPFL的这款芯片被视为为那些无法正常沟通的人群带来希望的一种方式,比如患有ALS或其他严重运动障碍的人。研究人员目前正在积极探索他们的系统在文本处理之外的其他潜在用途。
Shoaran说:“我们正在与其他研究小组展开合作,在不同的环境下对这个系统进行测试,例如语音解码和运动控制。我们的目标是开发出一种多功能BMI,能够针对不同的神经系统疾病进行定制,从而为患者提供更加广泛有效的解决方案。”
最新一期的《IEEE固态电路杂志》(IEEE Journal of Solid-State Circuits)发表了一篇论文,详细描述了促成新MiBMI诞生的相关研究情况。
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