美军研发全新“脑芯片”可为战士提供超级感受

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Paradromics为DARPA设计的“NIOB”芯片组合草案

　　图片来源：IEEE《光谱》杂志官网

　　7月11日，美国国防部公布了一项投资6500万美元的“脑芯片”计划，希望研究人员开发一种脑机接口，让人脑与计算机直接相连，为战士提供“超级感受”。英国《每日邮报》、美国电气与电子工程师协会(IEEE)《光谱》杂志等多家外媒关注了此事。

　　美国国防部高级研究计划局(DARPA)官员称，该项目的目标，就是让这种可植入系统在大脑和计算机之间提供精准的双向通信，二者将直接对话。

　　那么，该计划的最大技术亮点是什么？相比目前的大脑植入物的优势何在？未来的成果可以用于哪些现实场景？

　　并行链接100万个神经元

　　现在最好的脑植入物，比如瘫痪病人用来控制机器人手臂的实验系统等，只能记录几百个神经元。

　　而DARPA的计划是通过先进的神经接口来并行接触超过100万个神经元，让高级神经元器件提供较高保真度、分辨率和精确度的感官界面。

　　“这将有助于加深DARPA对大脑的生物学属性、复杂性和功能的理解。”项目负责人菲利普·阿尔沃尔达说。

　　他介绍，该计划的第一阶段重点是在脑机接口的硬件、软件及神经科学方面取得重大突破，并开始在动物和培养细胞上进行测试;第二阶段，要求持续深化基础研究，与此同时整合取得的进展，开发可用于在人体上进行安全测试的新设备。

　　现在，美国布朗大学、哥伦比亚大学、视觉与听觉基金会、约翰·皮尔斯实验室、加州大学伯克利分校和Paradromics公司等机构，将获得DARPA数百万至上千万美元的资助，其中四个团队将重点放在视觉感受上，两个团队将关注听觉和语言系统的增强。

　　与每个神经元清楚地单独通信

　　目前，批准用于人类神经界面的芯片只能容纳100个信道，每个信道中聚合了来自数万个神经元的信号，结果是嘈杂且不准确。

　　相比之下，DARPA要开发的硬件，要在不超过一立方厘米的区域内实现通信链路，可以在大脑的指定区域与100万个神经元中的任何一个清楚地单独通信。

　　为了做到人脑与芯片充分相容、信号畅通无阻，获得资助的硅谷公司Paradromics，计划于2018年公布其设计的名为“NIOB”的无线芯片组，其中，将包含4个芯片和20万个微型元件，以保证信息的实施有效传输。

　　100万个神经元虽然仅占大脑总共86亿个神经元的一小部分，但处理起信号来也并非易事。

　　“双向通讯的含义，一方面要能记录大脑传输出来的脑电波;另一方面，还能将计算机生成的信号传输到大脑神经元。”阿尔沃尔达说。

　　给残障人士装上“神经假肢”

　　阿尔沃尔达启发道：“想像一下，当人脑与现代电子产品之间的渠道打开，会有什么可能？”

　　脑机双向交流意味着，对霍金这样的大家，他们活跃而宝贵的思想，可以直接传输到电脑中;反过来，还可以将电脑的信息录入人脑，以帮助失去听觉和视觉等感官的普通人。

　　“是的，如果我们成功向大脑直接传递丰富的感觉信号，该计划将为新的神经病学治疗奠定基础。”它的潜在应用，是可以通过向大脑传输高分辨率的数字听觉或视觉信号，弥补残障人士的视力或听觉缺陷。

　　作为计划的一部分，研究人员将与美国食品和药物管理局(FDA)合作，开始探索长期、安全的潜在应用评估。