《電子技術(shù)應(yīng)用》
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產(chǎn)業(yè)丨從意念書寫到電子皮膚,微型芯片正開啟仿生之門

2021-11-19
來源:Ai芯天下
關(guān)鍵詞: 電子皮膚 微型芯片

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(fù)雜的結(jié)構(gòu),芯片是各種電子設(shè)備的核心,當(dāng)人腦與芯片接壤,一些科學(xué)家們開始探索人體的特征,嘗試將芯片植入大腦、皮膚。

腦機(jī)接口:用微型芯片實(shí)現(xiàn)意念書寫

腦機(jī)接口專家、斯坦福大學(xué)教授Krishna Shenoy,將芯片放入人腦,通過腦機(jī)接口解讀思維,讓失語者重新具備表達(dá)的能力。

他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一套腦機(jī)接口系統(tǒng),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(dòng)作,再通過反復(fù)腦補(bǔ)[手寫],電腦記錄下每個(gè)字母在腦內(nèi)對(duì)應(yīng)的[記憶點(diǎn)],最終通過分析將這些手寫動(dòng)作實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為文本。

而微型芯片,在大腦損傷而導(dǎo)致某種活動(dòng)無法實(shí)現(xiàn)時(shí),也許能讓失明者重見光明、癱瘓者恢復(fù)運(yùn)動(dòng)能力。

通過手術(shù)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(gè)體細(xì)胞和神經(jīng)元,可以看到電壓和時(shí)間脈沖,從不同的神經(jīng)元那里獲得不同樣式的反饋。

謝諾伊研究該技術(shù)的初衷,其實(shí)是幫助行動(dòng)不便、有腦損傷和各類疾病的病人。

可植入治療設(shè)備的應(yīng)用,一個(gè)廣為人知的例子是人工視網(wǎng)膜。

在眼中植入微型芯片,作用是像鏡頭一樣復(fù)雜采集光線,隨后轉(zhuǎn)化為大腦中對(duì)應(yīng)區(qū)域可以接收到的信號(hào),以此幫助病人重建視力。

目前世界各國在腦機(jī)接口領(lǐng)域的大部分研究,多數(shù)屬于行動(dòng)類,而謝諾伊及其團(tuán)隊(duì),把研究重心更多放在了[解讀大腦信號(hào)]上。

通過在大腦皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)區(qū)中負(fù)責(zé)手和手指的區(qū)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(gè)英文字母,在機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法的加持下,可以達(dá)到超過99%的準(zhǔn)確率。

表皮電子設(shè)備:完成皮膚內(nèi)精確測量

[柔性電子之父]John A. Rogers設(shè)計(jì)出能連接皮膚的電子設(shè)備,可以精確測量各種人體指標(biāo),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(jiān)測監(jiān)控狀況。

這種設(shè)備是持續(xù)監(jiān)測的、親膚的、沒有不適感的、簡單易用的,它基于機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析。

可以簡單地把它理解為一種系統(tǒng),一種由各種精密電子元件組成的系統(tǒng)。

只不過和電腦系統(tǒng)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(huán)境下工作,可用來監(jiān)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(shí)現(xiàn)目前可穿戴設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)的功能。

他研發(fā)的用于監(jiān)測新冠病毒侵襲、兒童生命體征狀態(tài)的電子皮膚,已經(jīng)在全球五大洲的23個(gè)國家臨床應(yīng)用。

柔性屏幕在電子產(chǎn)品上的普及,不單純是材料或者技術(shù)上面的障礙,更多的限制來自于用戶的消費(fèi)需求。

在醫(yī)療、新能源、光纖設(shè)備、消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品當(dāng)中,電子皮膚都能很好的應(yīng)用,這一研究并不只在實(shí)驗(yàn)室和論文中實(shí)現(xiàn)。

電子設(shè)備的成本也不能太高,不僅能在發(fā)達(dá)國家進(jìn)行推廣,也能落地中低收入國家和資源有限的地區(qū)。

近期其他熱門微型芯片應(yīng)用

蘋果在 iPhone 13系列屏幕底部安裝了微型芯片 近日據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道,因蘋果在新款iPhone 13系列屏幕的底部安裝了一個(gè)微型芯片,用于顯示屏與iPhone進(jìn)行配對(duì)。

谷歌與諾華合作開發(fā)了葡萄糖感應(yīng)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(xù)監(jiān)測葡萄糖水平。

今年7月,SynSense時(shí)識(shí)科技發(fā)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(jì)算的全仿生、動(dòng)態(tài)視覺智能SoC。

結(jié)尾

隨著電子技術(shù)的不斷改進(jìn)和技術(shù)進(jìn)步的不斷加快,這項(xiàng)技術(shù)以及現(xiàn)在正在開發(fā)的其他技術(shù)成為了可能。

隨著芯片變得更小和更強(qiáng)大,它們的潛力也越來越大,世界正在發(fā)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(wǎng):《類腦芯片公司SynSense時(shí)識(shí)科技完成近兩億元Pre-B輪融資》,每日經(jīng)濟(jì)新聞:《腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)意念書寫》,騰訊科學(xué)WE大會(huì):《John A.Rogers:柔性電子皮膚解析生命信號(hào)》




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