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“拯救”受损大脑,时识科技用类脑芯片构建下一代脑机接口

发布时间:2020-09-08 15:22:12  |  来源:  |  作者:  |  责任编辑:科学频道

据美国 Family Caregiver Alliance报告显示,在美国估计每年有 120万年龄在 18岁以上的人被诊断出患有成人脑疾病(指发病率),年龄在 18岁及以上的人中有 1333至 1610万人患有常见的脑疾病(即目前患有损伤或患病人数)。其中,中风、阿尔茨海默氏病和癫痫是最常见的脑疾病。

在这种情况下,脑疾病的治疗显得尤为重要。脑机接口是最初发源于美国的技术,该技术可用于脑疾病治疗。随着国内技术的发展,中国也涌现出一批高科技公司布局脑机接口,类脑芯片新创公司 SynSense时识科技便是其中一家。

近日,中国新创高科技公司 SynSense时识科技与瑞士名校苏黎世大学及苏黎世联邦理工联合开发的全新的脉冲神经网络处理器 DYNAP-SE2及利用其设计的全新的脑机计算机(BCI)在脑疾诊断等领域取得突破性进展。

对于脑电信号的处理,通常都依赖于庞大的计算设备来进行,SynSense时识科技的科学家们正在利用类脑技术解决这一问题。

SynSense时识科技开发的全新一代的低纬度传感信息处理芯片 DYNAP-SE2集成了脑电信号转换电路,以及脉冲神经网络 AI处理模块。芯片内集成的多个低功耗运放及滤波器,可以实时高效的把脑电波转化成脉冲序列,并利用芯片上脉冲神经网络处理器做实时的脑电信号异常检测。芯片验证结果显示,DYNAP-SE2可在 uW级功耗下实时转换电极提取的脑电信号并做实时片上脑电信号异常分析,为癫痫等脑部疾病的诊断与治疗提供可靠诊断依据。

通常情况下,癫痫没有有效的药物治疗,物理疗法上通常做法是切除触发癫痫发作的中心区域。大脑皮质内部的高频振荡监测(HFO)通常被用作监测和定位皮质内的癫痫中心区域。利用脑机接口电路记录大量脑电波数据,并且通过数据处理来预测脑皮层内癫痫发作中心区域,为彻底根除癫痫等脑部疾病提供可能。轻量级及超低功耗的脑电信号异常分析设备对脑疾诊断等领域至关重要。

在与瑞士苏黎世大学最新的合作项目报道显示,利用 DYNAP-SE2的全新脑机计算机可对脑电信号进行实时在线的异常分析,对于癫痫核心发作区域的预测能得到 73%的准确率,远高于现有技术的 60%。

与此同时,另一个代号为“SYNCH”的项目则更为雄心勃勃。SynSense时识科技的科学家们正在做一个大胆的尝试:该项目的科技目标是建立一个混合系统,在这个系统中,科研人员正试着将活体动物大脑中的神经网络和芯片上硅基神经网络通过神经形态的突触相互连接,从而实现两个网络的连通性和信息的协同处理。

该项目集硬件设计、神经科学研究及理论研究于一体。项目的研究人员希望通过开发一个在大鼠大脑中得到验证的原型,来证明硅基芯片上的脉冲神经网络可以作为一种“智能”和极低功耗的自适应脑电神经调节装置。因此,脉冲神经网络芯片将有望“拯救”受损的生物大脑。该技术将有望对生物工程、机器人技术和医疗等领域产生深远影响。

SynSense算法总监迪伦·缪尔博士表示:“我们将进行一个概念验证演示,证明我们的脉冲神经网络硬件可以充当连接大脑智能的低功耗桥梁”。“基本上,我们将为老鼠做一个神经假肢,这样它即使没有胡须也能感知世界。我们希望有一天,我们的技术能够帮助失去触觉的人恢复触觉或其他感觉。”

SynSense时识科技是一家全球领先的专注于神经形态运算及神经拟态处理器设计与开发的国际化高科技公司。SynSense的技术起源于苏黎世大学与苏黎世联邦理工学院先进的超低功耗神经形态处理器与神经形态算法研发成果,拥有完全自主知识产权、独特的技术优势与丰富的产品。公司研发的超低功耗神经形态智能处理器及智能传感器可用于可穿戴设备、安防、智慧城市、智能家居、移动便携终端、工业检测、智能机器人、等多种人工智能应用场景。SynSense时识科技由中国科学家乔宁博士带领其国际专家团队成立,分别在成都、上海、南京、苏黎世设有研发部门,于 2020年 4月完成由和利资本领投的近亿元 A轮融资。

更多类脑相关资讯,请关注时识科技公众号“SynSense时识科技”。