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      Elon Musk推出新一代的腦機接口及芯片

      發布日期: 2020-08-31
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      Elon Musk推出新一代的腦機接口及芯片



      凌晨舉行的新聞發布會上,埃隆·馬斯克(Elon Musk)旗下的的Neuralink科學家們提供了最新的進展。該公司成立于2016年,目標是創建腦機接口,距此僅一年多時間。該公司首次向世人展示了其愿景,軟件和可植入硬件平臺。
      討論的內容很少有令人驚訝或未曾預料到的,但它提供了確保大流行不會阻止Neuralink朝著其宏偉目標邁進的保證。

      Elon Musk推出新一代的腦機接口及芯片


      Neuralink的原型可以一次從許多神經元中提取實時信息。在現場演示中,Neuralink展示了豬腦中的讀數;當豬用口鼻部接觸物體時,Neuralink技術捕獲的神經元會在電視監視器上以可視化方式發射,這本身并不是新鮮事,Kernal和Paradromics就是開發頭骨下的大腦讀取芯片技術的眾多公司之一。但和他們不一樣的是,Neuralink獨特地利用了通過“縫紉機”(sewing machine)插入組織中的類似玻璃紙的柔性導線。馬斯克說,它在7月獲得了突破性設備稱號,Neuralink正在與美國食品和藥物管理局(FDA)合作進行一項針對截癱患者的未來臨床試驗。

      加利福尼亞大學蒂姆·漢森(Tim Hanson)和菲利普·薩比斯(Philip Sabes)是Neuralink的創始人,而伯克利大學的教授米歇爾·馬哈比斯(Michel Maharbiz)則率先開發了這項技術,展示的版本是對去年的改進。馬斯克稱其為“ V2”,他有信心將有一天不到一個小時的時間就能嵌入人腦。他還說,如果患者希望升級或放棄Neuralink的界面,將很容易移除并且不會造成持久的損害。


      V2


      Neuralink與位于舊金山的創意設計咨詢公司Woke Studios合作,設計了縫紉機。一年多以前,Woke開始與Neuralink合作研究Neuralink在2019年提出的耳后概念,然后不久兩人就重新投入手術機器人的工作。

      Woke的首席設計師Afshin Mehin通過電子郵件告訴VentureBeat,該機器能夠看到整個大腦。

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      Mehin說:“設計過程是由Woke Studios的設計團隊以及Neuralink的技術人員合作完成的,在此器件,他們還與享有盛名的外科顧問之間的密切合作,后者可以為手術本身提供建議?!?“我們的職責特別是采用可以執行該程序的現有技術,并根據我們的醫療顧問的建議以及此類設備的醫療標準,將其視為一種可以執行該程序的非威脅性機器人。腦植入?!?/span>

      機器包括三個部分。有一個“頭”,里面裝有自動手術工具,腦部掃描照相機和傳感器,病人可將頭顱靠在頭上。

      首先,設備移除了頭骨的一部分,而設備替換了移除的頭骨的一部分。然后,計算機視覺算法將包含5微米厚的線束和6毫米絕緣層的針頭伸入大腦,從而避開血管。(Neuralink說,該機器在技術上能夠鉆任意長度的鉆頭。)這些導線(占人發直徑的四分之一(4至6μm))連接到位于不同位置和深度的一系列電極。在最大容量下,機器可以每分鐘插入6條包含192個電極的線。

      Elon Musk推出新一代的腦機接口及芯片


      一次性袋在機器頭部周圍附有磁鐵,以保持無菌并進行清潔,內立面周圍成角度的“翼”確保在手術插入過程中患者的頭骨保持在原位。機器的“主體”附著在基座上,該基座為整個結構提供了加權支撐,隱藏了使系統運行的其他技術。

      Elon Musk推出新一代的腦機接口及芯片


      當被問及原型是否會進入診所或醫院時,Mehin繞開了這個問題,但指出該設計旨在“大規?!笔褂?。他說:“作為工程師,我們知道可行的方法以及如何以一種易于理解的方式傳達設計需求,同樣,他們的團隊也能夠發送可以運行的高度復雜的原理圖?!?“我們認為這是一種可以存在于實驗室之外并適用于許多臨床環境的設計?!?/span>


      N1芯片


      正如Neuralink去年詳細介紹的那樣,第一個設計用于試驗的設備-N1,也稱為“ Link”,在它里面包含上述芯片,薄膜和可與多達1,024個電極連接的密封基板。一個大腦半球最多可以放置10個,最好在大腦運動區域至少放置4個,在軀體感覺區域至少放置1個。

      馬斯克說,與2019年的概念相比,該設備得到了極大的簡化。它不再需要坐在耳朵后面,它是一個大型硬幣的大?。?3毫米寬,8毫米高),所有必要的布線都連接在一個設備本身的厘米。

      Elon Musk推出新一代的腦機接口及芯片


      電極將檢測到的神經脈沖中繼到處理器,該處理器能夠從多達1,536個通道讀取信息,這大約是當前嵌入在人體中的系統的15倍。它符合科學研究和醫學應用的基準,并且可能優于比利時競爭對手Imec的Neuropixels技術,后者可以一次從數千個獨立的腦細胞中收集數據。馬斯克聲稱,Neuralink的商業系統可以在96個線程上每個陣列包含多達3072個電極。

      該芯片包含慣性測量傳感器,壓力和溫度傳感器,以及一個可以“全天”持續充電和感應充電的電池,以及模擬像素(analog pixels),該像素在將神經信號轉換為數字位之前對其進行放大和過濾。(Neuralink聲稱,模擬像素比現有技術小至少5倍。)一個模擬像素可以每秒捕獲20,000個樣本的整個神經信號,分辨率為10位,從而為每個像素提供200Mbps的神經數據記錄的1,024個頻道。

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      信號放大后,將通過片上模數轉換器對信號進行轉換和數字化,該芯片可直接表征神經元脈沖的形狀。根據Neuralink的說法,N1僅花費900納秒來計算傳入的神經數據。

      N1可以通過藍牙無線穿過皮膚連接遠達10米外的智能手機。Neuralink說,植入物最終將可以通過應用程序進行配置,患者可以控制按鈕并將輸出從手機重定向到計算機鍵盤或鼠標。在豬演示過程中,Neuralink顯示N1能夠“高精度”預測動物所有四肢的位置。下一步是寫神經元。馬斯克說,單個N1傳感器可能會影響數百萬個神經元。

      馬斯克說,Neuralink的理想目標之一是使四肢癱瘓者以每分鐘40個單詞的速度打字。最終,他希望Neuralink的系統將最終用于創建他所描述的“數字超智能[認知]層”,從而使人類能夠與人工智能軟件“融合”。


      潛在障礙


      高分辨率的腦機接口(簡稱BCI)異常復雜,它們必須能夠讀取神經活動,以選擇哪些神經元組在執行哪些任務。植入的電極非常適合此操作,但是從歷史上看,硬件限制已使它們與大腦的一個以上區域接觸或產生干擾性疤痕組織。

      隨著精細的生物相容性電極的出現,這種情況發生了變化,這種電極可以限制疤痕形成,并可以精確地靶向細胞簇(盡管有關耐久性的問題仍然存在)。不變的是缺乏對某些神經過程的了解。

      Elon Musk推出新一代的腦機接口及芯片


      很少在大腦區域(例如前額葉和海馬)中分離活動。相反,它發生在各個大腦區域,很難固定。然后是將神經電脈沖轉換成機器可讀信息的問題。研究人員尚未破解大腦的編碼。視覺中心產生的脈沖不同于語音形成時產生的脈沖,有時很難識別信號的起源點。

      Neuralink也將有責任說服監管機構批準其設備進行臨床試驗。腦機接口被認為是需要獲得FDA進一步同意的醫療設備,而獲得同意可能是耗時且昂貴的。

      也許可以預料到這一點,Neuralink對在舊金山開設自己的動物測試設施表示了興趣,并且該公司上個月發布了一份具有手機和可穿戴設備經驗的候選人的工作清單。去年,Neuralink聲稱對動物進行了19次手術,并在大約87%的時間內成功放置了電線。


      前方的路


      所有這些挑戰并沒有阻止Neuralink,Neuralink擁有90多名員工,已獲得1.58億美元的資金,其中至少包括Musk的1億美元。然而,他們被STAT新聞在一份報告中描述為一個“混亂的內部文化?!?Neuralink發言人在接受《紐約郵報》的詢問時回應了這個故事,他說許多STAT的發現“部分或完全錯誤”。

      雖然Neuralink預計插入電極最初將需要在顱骨上鉆一些孔,但它希望很快使用激光在骨骼上鉆出一系列小孔,這可能為減輕帕金森氏病和癲癇病等病癥的研究奠定了基礎,并有助于身體殘疾患者可以聽,說,移動和看。

      這聽起來可能不那么牽強。哥倫比亞大學的神經科學家已經成功地將腦電波轉換為可識別的語音。加利福尼亞大學舊金山分校的一個團隊構建了一個虛擬聲道,該虛擬聲道能夠通過進入大腦來模擬人類的言語表達。2016年,大腦植入物使截肢者得以利用自己的思想來移動假肢的各個手指。實驗界面使猴子能夠控制輪椅,并且只用他們的頭腦就能以每分鐘12個字的速度打字。



      來源:半導體行業觀察


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