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脑机接口技术问世,人脑与电子计算机实现初步互联

在生命科学领域,脑机接口(BCI)技术是一项新兴科技,它可用于记录并分析人脑的神经信号,提升神经元记忆能力,还能以人机互动形式,使大脑与电子计算机联通,推进神经科学领域的研究。

脑机接口技术(BCI)始于2016年,又名人脑内置接口技术(BMI),是神经科学的二级学科。使用者只需穿上专业设备,即可让BCI硬件系统与大脑基质相连,分析并转译脑电波信号。目前,此技术成功应用于体育竞技、算法编程、人脑诊断、神经治疗(如神经调节和电疗法)等领域。

截至2020年中叶,全球已有多家科技创新公司投入BCI领域研究,其中知名度较高的是NeuralinkKernel公司。

Neuralink

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Neuralink由埃隆·马斯克(Elon Musk)创立,自成立以来始终致力于“脑机接口”相关技术研究。公司自主研发了穿戴式电极联通设备,可将极小的电级植入到人体大脑,利用电流效应让电脑和神经细胞进行“互动”,公司也将这一技术称为“神经蕾丝效应”。

2020年初,Neuralink打破原有技术模式,结合机器学习硬件系统,自主研发了新型脑机读写芯片,推出NaaS神经科学服务。NaaS可通过人工智能系统控制仿生手臂,利用手臂上的智能传感器捕获神经系统信号,并将信号传递至转换器,以助于系统做出正确判断。

Kernel

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Kernel也是一家专注于脑机接口的科技公司,它成立于2016年,创始人为布莱恩•约翰逊(Bryan Johnson),目前已筹集1.07亿美元融资,其中包括风险投资公司General Catalyst的5300万美元注资。

Kernel继承了SaaS优质服务模式,产品可通过云远控程序完成智能组件操作,使用者无需下载电脑软件,即可进行实时追踪工程。此外,Kernel为科研人员提供了系统的神经科学知识,无需再借助MRI等机器研究大脑结构。为优化操作流程,产品将复杂的硬件设备,简化为一款3D打印头盔,由微芯片和机器学习算法提供专业的技术支持。

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Kernel技术组表示,智能头盔拥有两套BCI硬件系统,支持高保真神经数据采样,提供多样化数据处理服务,还能量化各类可视性指标,为各行业提供技术支持。在医疗保健领域,BCI系统能挖掘并分析脑部健康的生物标志物;在人工智能领域,BCI可提高人工智能困难任务的执行效率,为计算机视觉、自然语言处理等高智能工作提供帮助。

用于记录脑信号的BCI组件

Kernel研究了Flow和Flux两种脑电波转录技术,可同时使用数百种传感器,检测大脑中细微的电磁场变化,精确记录大脑在磁场中的磁通量数值。由于人体头骨和脑组织具有红外光相对透明性,可使用光子测量方式,让少量光子穿过头部,测量光子的散射量和吸收量,间接测量脑血管的动态指标,进而了解被测量者的神经运动情况。

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Kernel称,“两项技术都使用了轻便的3D头盔,使用者可自然地进行运动,内置传感器能灵敏地感知外界环境和外部刺激,给使用者带来交互式感知体验。另一方面,产品选用了尼龙丝3D打印材料,大幅提升了使用过程中的舒适度。”

音频信号处理

在音频信号处理方面,Kernel开发了Speller和Sound ID两款应用程序。Speller能智能检测大脑信号投射出的英语单词,其正确率可达80%,相当于中学生的英语拼写水平。Sound ID能识别外部声音,可根据大脑电信号的具体波形,利用列表数据库识别用者听到的音乐或文本。

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目前,音频信号处理功能仍处于测试阶段,Kernel将在后续产品中陆续植入此功能。

结论

虽然BCI行业问世时间不长,但已具备不凡的影响力和成型的商业化方案。未来,BCI将为更多科技公司提供技术支持,共同打造便捷化、个性化的智能科技新生态。

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