大腦植入智能芯片是什麼體驗?實驗室中，幾隻頭戴電極帽的小鼠靈活遊走，與此同時，實驗人員的電腦上同步顯示出五顔六色的波段——小鼠大腦發出的極為微弱的腦電信号，就這樣被完整記錄下來能夠實現這一切的玄機，藏于電極帽中的一塊大小不足指甲蓋的芯片中，我來為大家講解一下關于大腦植入智能芯片是什麼體驗?跟着小編一起來看一看吧!

大腦植入智能芯片是什麼體驗

實驗室中，幾隻頭戴電極帽的小鼠靈活遊走，與此同時，實驗人員的電腦上同步顯示出五顔六色的波段——小鼠大腦發出的極為微弱的腦電信号，就這樣被完整記錄下來。能夠實現這一切的玄機，藏于電極帽中的一塊大小不足指甲蓋的芯片中。

就在前不久舉行的第八屆上交會上，複旦大學的“全無線侵入式64通道腦機接口芯片模組”項目摘得“鎮館之寶”稱号。值得一提的是，該項目研發成功前，國際上在該領域尚未有成熟先例。

在這個領域，國際上沒有很好的成熟先例，各國科研人員都在“無人區”探索。

該項目在單芯片上集成64個信号采集通道，實現了4米範圍内64通道全帶寬神經信号的24小時不間斷記錄。與國外同類商用産品相比，功耗降低了10倍，重量不足3克，成本僅為同類産品的一半。

最大優勢是“無線”

認知大腦被稱為生命科學最後的疆域。采集并分析大腦活動的電信号，是研究大腦的一種重要手段，而腦機接口芯片，是相關科研儀器的核心部件。

芯片研發團隊核心成員呂良劍介紹，研究項目啟動的2016年，國内腦科學和類腦研究水平已經很高，但擁有自主知識産權的國産科研儀器卻很稀缺，大部分實驗儀器依賴進口，這促使他們想要自主研發一款國産腦活動記錄儀器。

在上海市科委基礎研究重大項目支持下，複旦大學類腦芯片與片上智能系統研究院和華東師大腦功能基因組教學部重點實驗室合作，根據神經科學家确定的各類指标需求，開始研發“芯片式無線腦活動記錄系統”。系統由神經電極陣列、無線腦機接口芯片、接收機、計算軟件等組成，用于采集、儲存和分析實驗動物的腦部神經元活動信号。其中，芯片是最為核心的部件。

“無線”是這款芯片區别于市面同類産品的最大優勢。研發團隊在無線數據和無線能量同時傳輸核心技術取得原創突破，讓腦機接口芯片成功擺脫了線的束縛，允許生物體自由活動，更接近自然狀态。

“低功耗 長續航”是該芯片的另一大特點。這款芯片能夠實現24小時連續工作，對生物體進行長時間、不間斷的數據監測。研發團隊還通過定義新的通訊協議、降低電壓、優化信号處理，解決了信号記錄穩定性和抗幹擾等問題。

“輕量化”是一大突破。實驗裝置太重會對小鼠活動産生較大負重，影響其活動。為此，研發團隊把大部分功能都集成在芯片上，降低了對外部器件的要求，使整顆芯片面積小于16平方毫米，模組體積小于3立方厘米，總重量不超過3克。這種集成也在一定程度上降低了芯片制造的材料成本。

有望預測癫痫發作

2016年至今，複旦自研的這款芯片已流片4次。以它為核心部件的無線腦機接口系統正在接受上海腦科學家的測試，有望在不久的将來投入商用，成為我國腦科學與類腦研究的利器。

“這款芯片的應用場景将集中在三個領域：認知障礙疾病的治療、運動康複，以及硬件設備控制。”複旦類腦芯片與片上智能系統研究院助理研究員徐玲說。

目前，研究院正與複旦大學附屬中山醫院合作開展靈長類動物實驗，将電極植入猴子腦内，無線采集多通道的腦電信号供腦科學家研究，旨在了解癫痫病的發作機理，并對其實現預判和相關治療。此外，抑郁症、狂躁症、帕金森病、阿爾茨海默病等精神類疾病，也有望通過相關研究得到輔助治療。

視覺感知和運動感知研究方向，目前是腦機信号研究中的熱點。将芯片植入盲人視網膜下，使得盲人“重獲光明”；通過想象“揮手”的感覺，癱瘓病人可将腦内信号通過芯片傳送給電腦，從而操縱機械臂進行活動，等等。

被人們接受度更高的非植入式芯片，則可應用在更多人的日常生活中。例如，通過非植入芯片将腦電信号傳遞到手機等智能設備上，無須動手即可完成“确認”“返回”“撥打電話”等簡單的命令。

而所謂科幻電影中的機器“讀心術”，即依賴腦電波的解碼就能将腦電波與文字語言對應起來，需大量的采集和訓練，“我們的研究路徑正在向這一方向努力。”青年研究員鄒喬莎表示，“在複旦大學我們能同時和腦科學家、臨床醫生進行合作，有豐富的一線數據，這樣優越的研究環境，在國外頂尖的實驗室也很難擁有”。

欄目主編：徐瑞哲 文字編輯：彭德倩

題圖：全無線神經信号記錄系統。 複旦大學供圖

來源：作者：彭德倩 吳若凝 殷夢昊

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