前言:
微型芯片,正成為開啟仿生之門的鑰匙。
人腦擁有地球生物中最復雜的結構,芯片是各種電子設備的核心,當人腦與芯片接壤,一些科學家們開始探索人體的特征,嘗試將芯片植入大腦、皮膚。
腦機接口:用微型芯片實現意念書寫
腦機接口專家、斯坦福大學教授Krishna Shenoy,將芯片放入人腦,通過腦機接口解讀思維,讓失語者重新具備表達的能力。
他的團隊開發出了一套腦機接口系統,它可以直接嵌入到大腦皮層并從中獲取人們想象中的手寫動作,再通過反復腦補[手寫],電腦記錄下每個字母在腦內對應的[記憶點],最終通過分析將這些手寫動作實時轉換為文本。
而微型芯片,在大腦損傷而導致某種活動無法實現時,也許能讓失明者重見光明、癱瘓者恢復運動能力。
通過手術在大腦中放入電極陣列,在大腦表皮以下1.5-2毫米處,電極的末梢緊挨著個體細胞和神經元,可以看到電壓和時間脈沖,從不同的神經元那里獲得不同樣式的反饋。
謝諾伊研究該技術的初衷,其實是幫助行動不便、有腦損傷和各類疾病的病人。
可植入治療設備的應用,一個廣為人知的例子是人工視網膜。
在眼中植入微型芯片,作用是像鏡頭一樣復雜采集光線,隨后轉化為大腦中對應區域可以接收到的信號,以此幫助病人重建視力。
目前世界各國在腦機接口領域的大部分研究,多數屬于行動類,而謝諾伊及其團隊,把研究重心更多放在了[解讀大腦信號]上。
通過在大腦皮質運動區中負責手和手指的區域植入的兩組電極陣列,使用者可以憑空想象[手寫的過程],從而直接在電腦中輸出字母。
目前,受試者每分鐘可寫出約90個英文字母,在機器學習和人工智能算法的加持下,可以達到超過99%的準確率。
表皮電子設備:完成皮膚內精確測量
[柔性電子之父]John A. Rogers設計出能連接皮膚的電子設備,可以精確測量各種人體指標,也能夠用于人體的其它重要器官,包括心臟、皮膚,甚至能輔助新冠患者監測監控狀況。
這種設備是持續監測的、親膚的、沒有不適感的、簡單易用的,它基于機器學習和數據分析。
可以簡單地把它理解為一種系統,一種由各種精密電子元件組成的系統。
只不過和電腦系統不同的是,這種電子皮膚能夠讓我們感知到外界的各種壓力,以及溫度,能夠與真正的人體皮膚相媲美,甚至取代人體肌膚。
它具有皮膚的彈性、可拉伸性等特性,能置于人體任何部位的表皮,成為人體的一部分。
它們能在任何日常環境下工作,可用來監測心臟健康、精確跟蹤皮膚的水合作用、檢測血液脈沖流等,實現目前可穿戴設備無法實現的功能。
他研發的用于監測新冠病毒侵襲、兒童生命體征狀態的電子皮膚,已經在全球五大洲的23個國家臨床應用。
柔性屏幕在電子產品上的普及,不單純是材料或者技術上面的障礙,更多的限制來自于用戶的消費需求。
在醫療、新能源、光纖設備、消費級產品當中,電子皮膚都能很好的應用,這一研究并不只在實驗室和論文中實現。
電子設備的成本也不能太高,不僅能在發達國家進行推廣,也能落地中低收入國家和資源有限的地區。
近期其他熱門微型芯片應用
蘋果在 iPhone 13系列屏幕底部安裝了微型芯片 近日據有關媒體報道,因蘋果在新款iPhone 13系列屏幕的底部安裝了一個微型芯片,用于顯示屏與iPhone進行配對。
谷歌與諾華合作開發了葡萄糖感應隱形眼鏡,將一塊以納瓦為單位測量的功率的微型芯片嵌入到晶狀體中,以便連續監測葡萄糖水平。
今年7月,SynSense時識科技發布顛覆式邊緣視覺智能解決方案Speck,為全球首款基于類腦感知及類腦計算的全仿生、動態視覺智能SoC。
結尾
隨著電子技術的不斷改進和技術進步的不斷加快,這項技術以及現在正在開發的其他技術成為了可能。
隨著芯片變得更小和更強大,它們的潛力也越來越大,世界正在發生巨大的變化。
部分資料參考:智東西:《從意念書寫到電子皮膚,微型芯片如何打開仿生之門?》,砍柴網:《類腦芯片公司SynSense時識科技完成近兩億元Pre-B輪融資》,每日經濟新聞:《腦機接口實現意念書寫》,騰訊科學WE大會:《John A.Rogers:柔性電子皮膚解析生命信號》