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                復旦自研腦機芯片成為第八屆上交會“鎮館之寶” “指甲蓋大”芯片,24小時“讀心” 2021-04-25 來源:解放日報
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                復旦自研腦機芯片成為第八屆上交會“鎮館之寶”

                ??實驗室中,幾只頭戴電極帽□ 的小鼠靈活遊走,與此同時,實驗人員的電腦上同步顯示出五顏六色◣的波段——小鼠大腦發出的極為微弱的腦電信號,就這樣被完整記錄下來∴。能¤夠實現這一切的玄機,藏於電極帽中的一塊大小不足指甲蓋的芯片中『。

                ??就在前不久舉行的第八屆上交會上,復旦大⌒ 學的“全無線侵▓入式64通道腦機接口芯片模組”項目摘得“鎮館之寶”稱號。值得▼一提的是,該項目研發成功前,國際上在〗該領域尚未有成熟先例。

                ??該項目在單芯片上集成64個信號采集通道,實現了4米範圍內64通道全帶寬神經信號】的24小時不間斷記錄。與國外同類商用產品ぷ相比,功耗降低了10倍,重量不足3克,成本僅為同類產品的一半。

                ??最大優∩勢是“無線”

                ??芯片研發團隊核心成員呂良劍介紹,研究◤項目啟動的2016年,國內腦科學和類腦研究水平已經很高,但擁有自主知識產權的國產科研儀器卻◣很稀缺,大部分實驗儀器依賴進口,這促使他們想要自主研發一款國產腦活動記錄儀器。

                ??在上海市科委基礎研究重大項目支持下,復旦大學類腦芯片與片上智能系統研究院和華東師大腦功能基因組教學部重點●實驗室合作,根據神經科學家確定的各類指標需求,開始研發“芯片式無線腦活動記錄系統”。系統由神@經電極陣列、無線腦機接口芯片、接收機、計♀算軟件等組成,用於采集、儲存和分析實驗動物的腦部神經元活動信號。其中,芯片是最為核心的部件。

                ??“無線”是這款芯片區別於市面同類產品的♀最大優勢。研發團隊在無線數據和無線能量同時傳輸核心技術上取≡得原創突破,讓腦機接口芯片成功擺脫了線的束縛,允許生物體自由活動,更接近》自然狀態。

                ??“低功耗+長續航”是該芯片的另一大特點。這款芯片能夠實現24小時連續工作,對生物體進行長時⊙間、不間斷的數據監測╱。研發團隊還通過定義新的通訊協議、降低電壓、優化信號處♂理,解決了信號記錄穩定性和抗幹擾等問題。

                ??“輕量化”是一大★突破。實驗裝置太重會對小鼠活動產生較大負擔,影響其活動。為此,研發團隊〓把大部分功能都集成在芯片上,降低了對外部器件的要求,使整≡顆芯片面積小於16平方毫米,模組∏體積小於3立方厘米,總重量不超過3克。這種集成也在一定程度上降低▲了芯片制造的材料成本。

                ??有望預測癲癇發作

                ??2016年至今,復旦自研的這款芯片已流片4次。以它為核心部件的無線腦機接口系統正在接受上海〒腦科學家的測試,有望在不久的將來投入商用,成為ξ 我國腦科學與類腦研究的利器。

                ??“這款芯片的應用卐場景將集中在三個領域:認知障礙疾病的治療、運動康復,以及硬件設備控制。”復旦類腦芯片與片上智能系統研究院助理研究員徐↘玲說。

                ??目前,研究院正與復旦大學附屬中山醫院合作開展靈長類動物實驗,將電極植入猴子腦內,無線采集多通道的腦電信號供腦科學家研究,旨在了解癲癇病的發作機理,並對其實現預判和相關治療。此外,抑郁癥、狂躁癥、帕金森病、阿爾茨海默病等精神類疾病,也有望通過相關研究得到輔助治療。

                ??視覺感知和運動感知研究方向,目前是腦機信號研究中的熱→點。將芯片植入盲人視網膜下,使得盲人“重獲光明”;通過想象“揮手”的感覺,癱瘓病人可將腦內信號通過芯片傳送給電腦,從而操縱機械臂進行活○動,等等。

                ??被人們接受度更高的非植入式芯片,則可應用在更多人的日常生活中。例如,通過非植入芯片將腦電〖信號傳遞到手機等智能設備上,無須動手即可完成“確認”“返回”“撥打電話”等簡單的命令。

                ??而所謂科幻電影中的機器“讀心術”,即依賴腦☆電波的解碼就能將腦電波與文字語言對應起來,需大量的采集和訓練,“我們的研究路徑正在向這一方向努力。”青年研究員鄒喬莎說。

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