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对话|黄立:铸造“金钥匙”,开采“脑金矿”,促进湖北数字产业链联动发展

2023-08-28 17:38

       触摸意识前沿,脑科学研究找到“金钥匙”。

       8月25日,在武汉衷华脑机融合科技发展有限公司(简称“衷华脑机”),随着该公司独立自主研发的“植入式脑机接口系统”通过了由11位顶尖科学家组成专家组的科技成果评价,标志着我国脑机接口行业技术取得重大突破。

       当日,衷华脑机首席科学家黄立接受了湖北日报全媒记者独家专访,揭秘脑机接口研发创新成果,畅想中国脑科学研究的光明未来。

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正向技术打造纯国产脑机

       人类通过脑机接口连接虚拟世界,《黑客帝国》等科幻电影描述的未来场景,让人们对脑科学研究充满好奇。

       “人脑是个巨大的金矿,且从未有人进入。一旦进入,满地皆是宝藏,俯拾即是。”在黄立看来,在脑科学领域,有成千上万的课题可以去研究,任何一个课题突破可能都是震惊世界的研究成果,而脑机接口就是进入这座金矿的“金钥匙”。

       要铸造这把“金钥匙”,只有靠中国人自己。

       黄立称,西方在脑机接口研究领域起步较早,如马斯克创办的Neuralink公司已取得不少知名成果。与此同时,西方对我国多次出台政策法案管控,先进的脑机接口产品不卖给中国,技术更不可能让中国掌握。为此,4年前,他与研发团队开始攻关,完成了芯片、封装、设备工艺、通信模块、AI算法、系统软件等植入式脑机接口系统全链条自主研发,已取得100余项专利。“从0到100都是原创正向技术,我们每走一步都部署了专利覆盖,别人想抄我们、突破我们,也造个同样性能的脑机接口,是非常难的事了。”黄立说。

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       有了金刚钻,才揽瓷器活。衷华脑机提出了“云脑”计划——在北京、武汉、成都、上海、广州建立5个实验室,联合国内医疗机构和科研院校,加快推动脑科学研究和技术成果转化。

       黄立希望在未来3到5年,世界一大半脑科学新成果能诞生在中国,推动中国成为全球脑科学研究科技高地,助力湖北加快建设全国构建新发展格局先行区。

 

癫痫治疗有了新路径

       8月25日,衷华脑机“植入式脑机接口系统”科技成果评价会结束后,我国神经外科著名专家、中国科学院院士赵继宗兴奋地走出会场,用“非常震撼”一词来形容衷华脑机的最新成果,他直言“如果脑机接口在临床上成功应用,将是人类医学史的里程碑事件”。

       与马斯克Neuralink等公司相比,衷华脑机到底强在哪?

       变“单向读取”为“双向读写”是革命性变化之一。衷华脑机独立开发的双向神经信号测量与调控芯片,不仅可读取大脑神经电信号,还可通过电流刺激等方式,向大脑发送信号。

       以癫痫为例,这种病人脑内异常的“电风暴”放电具有随机性,几个月甚至一年都不会发病,导致只能单向测量信号的脑机接口难以排查病症所在。而双向读写的脑机接口能任意编程,给大脑不同区域刺激信号诱发癫痫,进而精准锁定问题区域,通过大电流熔断等方式,消融问题神经,为癫痫治疗提供新路径。

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       脑机接口最重要的部件是微电极,衷华脑机创造性开发的“微针”制备工艺是另一大亮点——其“微针”阵列最大通道数达到65536个,是马斯克Neuralink公司的20倍,对大脑探测面积更大、精度更准,实现神经信号就地数字化输出,大幅提升信噪比,降低传输过程中信号干扰。同时,在“微针”植入效率上,马斯克Neuralink公司部署3072个通道电极需植入48次,而衷华脑机的超高密度“微针”阵列可一次植入。

       在脑电信号传输上,衷华脑机研发了USB、光纤、蓝牙、UWB和毫米波等多种通信模块,能通过有线或无线方式进行数据与指令传输,搭配神经信号处理算法与AI算法,为脑科学研究提供了“数字底座”。

 

促进湖北数字产业链联动发展

       十几年前,人们很难想象手机有今天如此强大的功能。正如脑机接口打开脑科学大门一样,一些科幻和想象有望成为现实。

       目前,衷华脑机已研制出数十个品种的“微针”,既可用于人脑,也可用于脊椎、眼球、四肢或腹腔脏器等,实现脑机接口与其他部位的神经接口双向信号联动,还原人体的真实反馈。

       如,手、脚等肢体断了,目前安装的假肢感受不到触觉。而通过脑机接口与神经接口联动,只要找到了控制肢体的相关神经,便能赋予假肢真实触感和意念控制,让机械臂、机械腿与人融为一体,将科幻电影里描述的场景搬进现实。

       针对做过眼球摘除手术的病人,只要视神经健在,可通过神经接口连接外部摄像头,实现盲人复明;若导入电视直播信号,盲人便能看电视;若安装长焦红外摄像头,盲人在夜里也能当“千里眼”。

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       黄立认为,脑机接口与神经接口联动,可用于老年痴呆、癫痫、帕金森等疾病的研究与诊疗,让眼球坏死的病人复明、让耳神经完全损坏的病人重获听觉、半身不遂病人重新站立行走、让重度失眠患者拥有深度睡眠、帮瘾君子迅速戒除毒瘾,让许多过去无法实现的医疗应用成为可能。

       据衷华脑机测算,65536通道的脑机接口接入大脑后,每秒可产生高达13个GB的脑神经数据,这是一笔巨大的数字财富,有望促进湖北生物医疗、大数据、云计算、AI等配套产业链联动发展,加速打造全国数字经济发展高地。

       黄立坦言,随着脑机接口产业不断发展,未来人用意念指挥工业生产、交通运输,甚至用脑机接口快速学习一门语言都有可能,元宇宙世界将真正被打开,推动人类社会不断进步。


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