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比Neuralink更小的文本转换芯片,能实现91%的准确率
发布日期:2024-09-02 08:55    点击次数:193

现在,脑机接口的竞赛已经开始。虽然伊隆·马斯克(Elon Musk)的Neuralink占据了该领域的大部分头条新闻,相比之下,瑞士推出的一款新型小而薄的芯片让它看起来非常笨拙。但是,它的效果也令人印象深刻。

这种芯片是由洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员开发的,它代表了脑机接口(BMI)领域的一个飞跃。脑机接口是一种能够读取大脑活动并将其转化为现实世界输出的设备,比如屏幕上的文本。这是因为这个特殊的设备 —— 被称为微型脑机接口(MiBMI)—— 非常小,由两个总计只有8平方毫米的薄芯片组成。相比之下,埃隆·马斯克的Neuralink设备的尺寸相对较大,约为23 x 8毫米(约0.3 x 0.9英寸)。

此外,EPFL芯片组的功耗非常低,据报道是微创的,并且由一个完全集成的系统组成,可以实时处理数据。这与Neuralink不同,Neuralink需要在大脑中插入64个电极,并通过位于大脑外部设备上的应用程序进行处理。

EPFL综合神经技术实验室的负责人Mahsa Shoaran说:“MiBMI使我们能够将复杂的神经活动转换成可读的文本,具有高精度和低功耗。这一进步使我们离实用的、可植入的解决方案更近了一步,这些解决方案可以显著提高患有严重运动障碍的人的沟通能力。”

和其他的BMI一样,这种新芯片基本上监测大脑的电活动,并结合之前大脑监测工作的数据集,将这些活动转化为输出。在这种情况下,MiBMI能够读取当某人想象一个字母时形成的大脑信号,并将这些信号输出为文本。

与今年早些时候植入人类患者体内的神经连接设备不同,新的MiBMI芯片尚未在现场进行测试。然而,它被输入了从以前的脑接口测试中收集的实时神经记录,并在将神经活动转化为实际文本方面达到了91%的准确率。

神经速记

这种新芯片的成功部分在于,它采用了一种新的方式来解读大脑发出的语言处理线索。在研究他们的芯片时,EPFL的研究人员发现了一系列非常特殊的神经标记,当病人想象写每个字母时,这些标记就会被激活。他们将这些标记物称为独特的神经密码(DNC)。

DNC随后成为每个字母的一种速记,这使得MiBMI芯片组只需要处理标记本身。它们每个大约有100个字节,而不是典型的与想象每个字母相关的数千字节的神经数据。这是允许芯片在更小的空间内以更少的能量完成工作的主要因素。研究人员表示,DNC系统还将减少安装该芯片的个人的培训时间。

MiBMI目前能够解码31个不同的字符,研究人员说,这是类似集成系统的记录。他们认为,他们最终可以让系统解码多达100个不同的字符。

与其他BMI一样,EPFL的芯片被视为一种将沟通能力带给那些无法沟通的人的方式,比如患有ALS或其他严重运动障碍的人。研究人员目前正在探索他们的系统在文本处理之外的其他用途。

Shoaran说:“我们正在与其他研究小组合作,在不同的环境下测试这个系统,比如语音解码和运动控制。我们的目标是开发一种多功能BMI,可以针对各种神经系统疾病量身定制,为患者提供更广泛的解决方案。”

最新一期的《IEEE固态电路杂志》(IEEE Journal of Solid-State Circuits)发表了一篇论文,描述了导致新MiBMI诞生的研究。