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2017-07-12

DARPA 鐘情的腦機(jī)接口技術(shù)不僅是「開腦洞」,也是 VR 和醫(yī)療領(lǐng)域變革的關(guān)鍵

什么技術(shù)夠科幻一疯,DARPA 就研究什么。

美國國防高級研究計(jì)劃局(DARPA)似乎對科幻電影中出現(xiàn)的高新技術(shù)有著特別的執(zhí)著违施。根據(jù)最新的消息,DARPA 將投入 6500 萬美金瑟幕,用于人腦和計(jì)算機(jī)之間的相互通信磕蒲,也就是腦機(jī)接口技術(shù)留潦。

作為神經(jīng)工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)(NESD)項(xiàng)目的一部分,該資金將會資助五個(gè)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和一個(gè)位于圣何塞的小公司進(jìn)行相關(guān)的研究辣往。

什么是神經(jīng)工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目兔院?根據(jù) DARPA 官方的說明,該項(xiàng)目致力于開發(fā)可植入神經(jīng)接口站削,在人腦和數(shù)字世界之間提供信號解析以及數(shù)據(jù)傳輸帶寬坊萝,并將大腦使用的「電化學(xué)語言」翻譯為計(jì)算機(jī)能夠識別的二進(jìn)制語言,也就是雙向腦機(jī)接口技術(shù)许起,旨在提升神經(jīng)技術(shù)的研究能力十偶,為研究新的治療方法建立基礎(chǔ)。

在這個(gè)項(xiàng)目中园细,DARPA 的研究團(tuán)隊(duì)將一塊芯片植入腦中惦积,并一次性與腦中指定區(qū)域中超過 100 萬個(gè)神經(jīng)元進(jìn)行連接。芯片上的傳感器能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)通信猛频,研究人員從中能夠獲知大腦是如何認(rèn)識以及解碼信息狮崩,為開發(fā)「高分辨率」的神經(jīng)植入物奠定基礎(chǔ)。

DARPA 對腦機(jī)接口情有獨(dú)鐘

DARPA 曾表示鹿寻,對所有會造成國家安全問題的技術(shù)都非常感興趣睦柴,無論是網(wǎng)絡(luò)安全、機(jī)器人科學(xué)毡熏、宇宙探索還是生物科學(xué)坦敌,都會進(jìn)行大量的研究和實(shí)踐。

而腦機(jī)接口技術(shù)在軍事上的應(yīng)用也相當(dāng)直接招刹。

2011 年恬试,DARPA 將顱外直流電刺激技術(shù)應(yīng)用到了智力/學(xué)習(xí)領(lǐng)域。利用電極貼在皮膚特定位置上疯暑,然后釋放少量電流,學(xué)習(xí)者會在短時(shí)間內(nèi)快速提升學(xué)習(xí)效果哑舒。這項(xiàng)成果直接應(yīng)用在了對飛行員和狙擊手的訓(xùn)練上妇拯。而這項(xiàng)技術(shù)最大的貢獻(xiàn)是第一次大規(guī)模的將腦機(jī)接口使用在健康人身上,并為以后的研究打下基礎(chǔ)洗鸵。

同時(shí)越锈,這項(xiàng)研究也表明,神經(jīng)植入技術(shù)可以讓很多設(shè)備成為身體的延伸膘滨,而不僅僅是輔助殘疾患者以及癱瘓病人甘凭,目前已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)人的神經(jīng)系統(tǒng)直接通信,以及神經(jīng)信號驅(qū)動輪椅火邓。此次 DARPA 花 6500 萬美金研究的重點(diǎn)丹弱,也是通過神經(jīng)技術(shù)增強(qiáng)人體本身的智能德撬。

腦機(jī)接口技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域有更廣泛的應(yīng)用

雖然腦機(jī)接口技術(shù)離大規(guī)模普及還很遠(yuǎn),但這并不妨礙先行者對該技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化探索躲胳,而醫(yī)療健康則是與腦機(jī)接口結(jié)合最為緊密的領(lǐng)域之一蜓洪。

位于美國山景城的 Neuropace 公司推出過一款能夠識別大腦異常活動的醫(yī)療裝置坯苹,該裝置由一種很小的植入顱骨的神經(jīng)刺激器構(gòu)成隆檀,放置在大腦表面可能出現(xiàn)癲癇的地方,然后發(fā)送脈沖以抵消或破壞導(dǎo)致癲癇發(fā)作的異常信號粹湃。

另外恐仑,深圳灣此前就報(bào)道過,伊隆馬斯克打算成立一家新公司 Neuralink为鳄,將人腦和計(jì)算機(jī)連接起來菊霜,允許人類用意念與計(jì)算機(jī)交互,從而免去了鍵盤济赎、鼠標(biāo)及觸控板低效輸入的煩惱鉴逞。盡管 Neuralink 成立的最終目的在于提升人類的智能,但目前仍是結(jié)合醫(yī)療健康健康司训,探索如何通過腦機(jī)接口減輕慢性疾病癥狀构捡,例如癲癇、帕金森癥等壳猜。

值得一提的是勾徽,腦機(jī)接口技術(shù)在 VR 領(lǐng)域上的應(yīng)用也有很大的想象空間。

位于瑞士的 MindMaze 是一家神經(jīng)科學(xué)公司统扳,專注于虛擬現(xiàn)實(shí)喘帚、運(yùn)動捕捉和腦機(jī)接口技術(shù)的結(jié)合。

MindMaze 的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通過結(jié)合各種方法以「零延遲」的方式在虛擬現(xiàn)實(shí)世界中生成互動咒钟。該系統(tǒng)用綁帶和干電極檢測用戶的腦電波和肌肉活動吹由,一個(gè)專用的運(yùn)動捕捉攝像機(jī)在用戶做出動作之前進(jìn)行「預(yù)測」。MindMaze 的負(fù)責(zé)人表示朱嘴,如果有了運(yùn)動數(shù)據(jù)倾鲫、肌肉數(shù)據(jù)、大腦數(shù)據(jù)萍嬉,研究人員就能權(quán)衡信息乌昔,并從這些數(shù)據(jù)中預(yù)測行動。而該過程的游戲化也讓 MindMaze 公司的產(chǎn)品有了更廣泛的應(yīng)用空間壤追,比如和 Oculus Rift 這樣的頭戴虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備結(jié)合磕道,從而進(jìn)入消費(fèi)者市場。

腦機(jī)接口技術(shù)的困境

腦機(jī)接口技術(shù)是一門復(fù)雜的交叉學(xué)科行冰,無論是在工程技術(shù)還是科學(xué)原理上都需要花費(fèi)大量的金錢和科研資源溺蕉。

2014 年巴西世界杯開幕式伶丐,在全世界球迷的注視下,一名巴西癱瘓少年在腦控外骨骼的幫助下開了第一球焙贷,這可能是近幾年里撵割,腦機(jī)接口技術(shù)最讓人感動的應(yīng)用案例了。不過辙芍,那位癱瘓少年身穿的「機(jī)械戰(zhàn)甲」并不是所有人都能接觸得到的啡彬,美國的科學(xué)家專門花費(fèi)了兩年時(shí)間的研究才讓這名少年順利地踢出這一腳。

制作這樣一套機(jī)甲涉及機(jī)械動力學(xué)故硅、機(jī)器學(xué)習(xí)庶灿、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)吃衅、信息工程等大量學(xué)科往踢,哪一方薄弱了都只能做出個(gè)沒什么用的半成品。所以說徘层,這上是個(gè)非常巨大的工程峻呕。

而且,由于工程上設(shè)計(jì)和制造的流程比較復(fù)雜趣效,導(dǎo)致相關(guān)產(chǎn)品的價(jià)格居高不下瘦癌,這也是造成腦機(jī)接口技術(shù)不太「親民」的原因。

除此之外跷敬,真的在你頭上開個(gè)腦洞讯私,然后再塞塊芯片進(jìn)去,估計(jì)很多人都無法接受西傀。雖然非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)研究也在不斷向前推進(jìn)斤寇,但要論控制的精度和速度,侵入式表現(xiàn)更加優(yōu)秀拥褂,并且在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的部分商業(yè)應(yīng)用也基本清晰明朗娘锁。

此次 DARPA 研究的一個(gè)重點(diǎn),就是植入腦中設(shè)備的長期穩(wěn)定性和安全性肿仑。以目前的技術(shù)來看致盟,侵入式技術(shù)容易引發(fā)免疫反應(yīng)和愈傷組織(結(jié)疤),從而導(dǎo)致信號質(zhì)量的衰退甚至消失尤慰。雖然植入的過程不會產(chǎn)生疼痛,但手術(shù)仍然存在著諸多的風(fēng)險(xiǎn)雷蹂,所以腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展的趨勢是微創(chuàng)植入伟端,減少手術(shù)的影響,這也是重點(diǎn)研究問題之一匪煌。

比爾蓋茨說過责蝠,人們往往高估兩三年內(nèi)的事情党巾,而低估十年以后的事。要制定一個(gè)可行的腦機(jī)接口方案霜医,涉及到軟件齿拂、硬件、生理醫(yī)學(xué)肴敛,甚至倫理等多方面的問題署海,但未來腦機(jī)接口技術(shù)所帶來的革新是多方面的,這也是那些頂尖的科研人員以及企業(yè)家如此鐘愛這項(xiàng)技術(shù)的原因吧医男。

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