脑机接口重大进展引关注,微美全息研发提速多项脑机接口科研新成果发布

2023-08-30 15:51:55爱云资讯阅读量:789

据报道,国际著名学术期刊《自然》本月23日发表的两篇论文报告了新的脑机接口装置,其不仅能将大脑活动解码为语言,而且比当前所有技术都更迅速、更准确且覆盖词汇量更大。这一成果展示了在帮助严重瘫痪人群恢复沟通能力方面的技术进步。

由美国斯坦福大学团队开发的脑机接口装置,可以通过插入大脑的细电极阵列收集单个细胞的神经活动,并训练人工神经网络来解码病人想说的话。在该装置的帮助下,一名肌萎缩性侧索硬化症病人能以每分钟62个词的速度进行交流,这种语速是此前类似装置的3.4倍,更加接近自然对话(每分钟约160个词)。该装置在50个单词的词汇量下错误率为9.1%,比此前最先进的语言脑机接口装置低至约1/3。在使用12500词汇量时,错误率为23.8%,团队认为这可能是首次成功演示大词汇量解码的研究。

在另一项研究中,加州大学旧金山分校团队开发了一种基于不同方法获取大脑活动的脑机接口装置,其电极覆盖在大脑表面并侦测许多细胞的活动,可以将大脑信号同时转化为三种输出形式:文字、语音和控制一个头像。研究人员训练了一个深度学习模型来解码一名患者的神经数据,该患者因脑干中风而严重瘫痪,收集数据时病人无声地说出句子。脑信号到文字的转译速度中位数为每分钟78个词(错误率为25%);脑信号转译为语音时,372词汇量下错误率为28.2%,词汇量越小,错误率越低。

该装置还能将神经活动转译为面部表情,以动画头像的形式呈现。综上所述,这种多模式脑机接口装置为瘫痪病人提供了更多可能性,让他们能更自然、更具表现力地进行交流。

显然,最新脑机接口装置,未来可帮助严重瘫痪人群恢复沟通能力。早在50年前,美国加州大学洛杉矶分校的计算机科学家雅克·维达尔设想,通过放置在头皮上的电极可检测到大脑发出的实时信号翻译后用于控制计算机,首次描述了脑机接口的科学概念与设想。

脑机接口的发展

脑机接口技术从问世开始,就受到世界各国的关注。脑机接口技术将人类的大脑设置成“终端”,连接外部设备,进而使大脑和设备建立直接通信,实现信息的双向流动,通俗地说,就是人类用自己的意念去控制机器。

脑机接口可直接从大脑提取信号控制外部设备,替代、恢复、补充或改善大脑的功能。借助脑机接口技术这项技术,得以让四肢瘫痪者重新站立和行走,渐冻人可以用“意念”打字,普通人也可以用脑电波回邮件……

多年前,马斯克就对脑机接口技术非常看好,认为它会在改进人机交互体验、帮助人们治疗某些神经系统疾病方面具有很大的潜力。2016年,他出资成立了Neuralink公司,致力于脑机接口技术的研究及其商业化。

当时,马斯克天马行空的想法还总是让人觉得不切实际,用脑机接口来改变世界的想法并没有引起多少反响。但随后的几年中,Neuralink每隔一段时间就会发布重大的研究成果:2019 年,Neuralink推出了第一个侵入式脑机接口设备;2021年,Neuralink展示了将电极植入猴子的大脑。

前不久,马斯克第十次访华备受关注。Neuralink(神经连接)在脑机接口领域再次爆出“大动作”让业界震动。Neuralink宣布,其首次人体临床试验已获得美国食品和药物管理局(FDA)批准,几乎Neuralink每一次成果的展示都让人感到巨大的震撼。

中国脑机接口发展迅速

往国内看,随着Neuralink的脑机接口获得人体临床试验批准,很多人关心国内脑机接口技术发展情况,以及国内何时能够进入人体临床试验阶段。

事实上,我国也早已启动了对人脑工程领域的相关研究和探索。据财联社报道,工信部将把脑机接口作为培育未来产业发展的重要方向,加强脑机接口应用场景的探索,加速推动脑机接口产业蓬勃发展。

工信部总工程师介绍,一是要增强脑机接口产业的创新能力;二是完善脑机接口的产业生态;三是夯实脑机接口的产业基础。

中国脑机接口的设备发展很快,而且与国际水平齐头并进。在脑机接口数据集方面,中国有很大的公开数据集,对推动脑机接口应用十分有意义。

此外,相关企业加强脑机接口应用场景的探索,加速推动脑机接口产业蓬勃发展,将展现出强大的创新驱动力和巨大的发展潜力。

微美全息研发提速,多项脑机接口科研新成果发布

据了解,此前在美国纳斯达克成功上市的国内科技独角兽企业微美全息(WIMI.US)长期坚持目标导向和技术探索战略,基础研究投入力度持续加大,原始创新能力不断增强,在量子信息、全息通信、类脑芯片等前沿方向取得一批重大原创成果。此外,微美全息继续加强战略性“新赛道”布局,人机交互、脑机接口等前沿领域与先进水平保持同步优势,战略高技术彰显实力,牢牢占据科技制高点,具有坚固科技基础设施建成并发挥重要作用。

公开资料显示,微美全息已斩获脑机接口领域多项专利,其有望应用至元宇宙、人机交互等领域。详细来看,在微美全息研发的全息脑机接口的防护结构专利,能够降低携带过程中全息脑机接口与两个半球形壳体的内壁发生碰撞造成的损坏风险。而全息脑机接口装置专利和全息脑控机器人系统,可以便于脑机设备快速调整接线插口的上下倾斜角度,提高连接精准度,同时降低其顶部受冲击损伤的风险,满足使用需求。

值得关注的是,随着神经科学研究的深入和大数据、AI技术的快速发展,微美全息研发中心的科研团队继续围绕脑机接口、康复技术、人工智能等多个领域的研究成果,自研成功探索一种基于EEG-fNIRS多模态数据融合的脑机接口技术,以提高EEG-fNIRS多模态数据融合的的性能和准确性。据悉,微美全息开发出基于EEG-fNIRS多模态数据融合的脑机接口(BCI)技术,将为脑科学、神经工程、临床医疗等领域的研究和应用提供强有力的技术支持。

结尾

脑机接口一度走在风口浪尖,引起很多人的关注。脑机接口的发展需要加强“政、产、学、研、医”的通力合作,加强人才培养,神经外科学理当成为脑机接口临床转化研究的主力军。在回顾相关研究时,基于不同载体形态脑机接口产品与技术的不断突破,让我们看到,微美全息脑机接口技术正在快速的发展,正在走入大众生活并成为现实。总之,脑机接口肯定是未来的不可或缺的手段,现在还没有一个能够替代它的东西。

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