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产业丨从意念书写到电子皮肤,微型芯片正开启仿生之门

2021-11-19 14:49
Ai芯天下
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前言:

微型芯片,正成为开启仿生之门的钥匙。

人脑拥有地球生物中最复杂的结构,芯片是各种电子设备的核心,当人脑与芯片接壤,一些科学家们开始探索人体的特征,尝试将芯片植入大脑、皮肤。

作者 | 方文

图片来源 |  网 络

脑机接口:用微型芯片实现意念书写

脑机接口专家、斯坦福大学教授Krishna Shenoy,将芯片放入人脑,通过脑机接口解读思维,让失语者重新具备表达的能力。

他的团队开发出了一套脑机接口系统,它可以直接嵌入到大脑皮层并从中获取人们想象中的手写动作,再通过反复脑补[手写],电脑记录下每个字母在脑内对应的[记忆点],最终通过分析将这些手写动作实时转换为文本。

而微型芯片,在大脑损伤而导致某种活动无法实现时,也许能让失明者重见光明、瘫痪者恢复运动能力。

通过手术在大脑中放入电极阵列,在大脑表皮以下1.5-2毫米处,电极的末梢紧挨着个体细胞和神经元,可以看到电压和时间脉冲,从不同的神经元那里获得不同样式的反馈。

谢诺伊研究该技术的初衷,其实是帮助行动不便、有脑损伤和各类疾病的病人。

可植入治疗设备的应用,一个广为人知的例子是人工视网膜。

在眼中植入微型芯片,作用是像镜头一样复杂采集光线,随后转化为大脑中对应区域可以接收到的信号,以此帮助病人重建视力。

目前世界各国在脑机接口领域的大部分研究,多数属于行动类,而谢诺伊及其团队,把研究重心更多放在了[解读大脑信号]上。

通过在大脑皮质运动区中负责手和手指的区域植入的两组电极阵列,使用者可以凭空想象[手写的过程],从而直接在电脑中输出字母。

目前,受试者每分钟可写出约90个英文字母,在机器学习和人工智能算法的加持下,可以达到超过99%的准确率。

表皮电子设备:完成皮肤内精确测量

[柔性电子之父]John A. Rogers设计出能连接皮肤的电子设备,可以精确测量各种人体指标,也能够用于人体的其它重要器官,包括心脏、皮肤,甚至能辅助新冠患者监测监控状况。

这种设备是持续监测的、亲肤的、没有不适感的、简单易用的,它基于机器学习和数据分析。

可以简单地把它理解为一种系统,一种由各种精密电子元件组成的系统。

只不过和电脑系统不同的是,这种电子皮肤能够让我们感知到外界的各种压力,以及温度,能够与真正的人体皮肤相媲美,甚至取代人体肌肤。

它具有皮肤的弹性、可拉伸性等特性,能置于人体任何部位的表皮,成为人体的一部分。

它们能在任何日常环境下工作,可用来监测心脏健康、精确跟踪皮肤的水合作用、检测血液脉冲流等,实现目前可穿戴设备无法实现的功能。

他研发的用于监测新冠病毒侵袭、儿童生命体征状态的电子皮肤,已经在全球五大洲的23个国家临床应用。

柔性屏幕在电子产品上的普及,不单纯是材料或者技术上面的障碍,更多的限制来自于用户的消费需求。

在医疗、新能源、光纤设备、消费级产品当中,电子皮肤都能很好的应用,这一研究并不只在实验室和论文中实现。

电子设备的成本也不能太高,不仅能在发达国家进行推广,也能落地中低收入国家和资源有限的地区。

近期其他热门微型芯片应用

苹果iPhone 13系列屏幕底部安装了微型芯片 近日据有关媒体报道,因苹果在新款iPhone 13系列屏幕的底部安装了一个微型芯片,用于显示屏与iPhone进行配对。

谷歌与诺华合作开发了葡萄糖感应隐形眼镜,将一块以纳瓦为单位测量的功率的微型芯片嵌入到晶状体中,以便连续监测葡萄糖水平。

今年7月,SynSense时识科技发布颠覆式边缘视觉智能解决方案Speck,为全球首款基于类脑感知及类脑计算的全仿生、动态视觉智能SoC。

结尾

随着电子技术的不断改进和技术进步的不断加快,这项技术以及现在正在开发的其他技术成为了可能。

随着芯片变得更小和更强大,它们的潜力也越来越大,世界正在发生巨大的变化。

部分资料参考:智东西:《从意念书写到电子皮肤,微型芯片如何打开仿生之门?》,砍柴网:《类脑芯片公司SynSense时识科技完成近两亿元Pre-B轮融资》,每日经济新闻:《脑机接口实现意念书写》,腾讯科学WE大会:《John A.Rogers:柔性电子皮肤解析生命信号》

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