多项脑机接口新成果公布,如何赋予数字真正的生命?

圈圈圆圆圈圈 2023-07-07
3037 字丨阅读本文需 8 分钟

“科幻小说描绘的数字生命令人向往,我相信,只有AI+脑科学,才能打造出真正的、有灵魂的数字生命。”在AI+脑科学领域持续布局的前互联网大佬陈天桥,再次投入约合10亿元人民币的经费,推动人类智慧和机器智慧的相互结合与促进。这份“大礼包”包括成立Mind X实验室,启动经费1亿美元;建设AI+睡眠梦境,AI+抗衰老等系列前沿实验室,每家启动经费5000万人民币,可持续投入上不封顶。

7月6日,在上海举行的世界人工智能大会(WAIC)“脑机智能 数字生命”主题论坛上,天桥脑科学研究院(Tianqiao & Chrissy Chen Institute, TCCI)应用神经技术前沿实验室主任Gerwin Schalk教授代表研究院宣布了上述计划。

再投10亿元支持AI脑科学

值得注意的是,天桥脑科学研究院(TCCI)应用神经技术前沿实验室主任Gerwin Schalk教授在会上宣布,再投10亿元支持AI脑科学,包括设立MindX实验室,建设AI+睡眠梦境,AI+抗衰老等系列前沿实验室,每家启动经费5000万人民币,并将持续投资。

对此,TCCI创始人陈天桥表示:“科幻小说描绘的数字生命令人向往,我相信,只有AI+脑科学,才能打造出真正的、有灵魂的数字生命。”

封面新闻记者在会上了解到,此次TCCI新设立的MindX实验室,启动经费1亿美元,并将在全球招募两名主任。按照MindX实验室的构想,两位主任将分别来自神经科学界和AI科学界,带领团队紧密合作,一方面结合对人类大脑在学习、记忆、认知、情感等领域的深度研究,推动人工智能的进一步发展;另一方面运用新一代AI技术揭秘大脑本质。

多项脑机接口科研新成果公布

封面新闻在会上获悉,脑虎科技的两项学术成果分别是“丝蛋白神经光电极”实现大脑神经解析与调控、“类蚊口器仿生柔性神经探针电极”实现硬脑膜外微创植入;此外,通过两项动物实验,脑虎科技实现脑机接口系统从电极制备、信号采集、神经解码的全链条100%自研。

在科研方面,脑虎科技为一只2岁的拉布拉多犬“尼奥”和一只7岁的恒河猴“悟空”完成了脑机接口电极植入手术,在植入256通道皮层电极后均可采集LFP信号。脑虎科技在大会上介绍,脑机接口电极植入后,“尼奥”成功实现运动解码,“悟空”成功实现通过意念打游戏的实验效果。

“我们在今年5月完成了全球首例将半侵入式脑机接口设备植入恒河猴进行打乒乓游戏的实验。”脑虎科技联合创始人兼CEO彭雷介绍称,通过信息解码,脑机接口设备可以早于恒河猴动作本身提前获取它将如何操作手柄,并且在拔掉手柄控制线后实现它“脑控”游戏,“其中,解码准确性上,预测轨迹和真实轨迹相关性0.85以上,而延迟性则控制在30ms以内。”

数据显示,侵入式脑机接口产业的三大技术路线主要包括硅基硬质电极系统,血管电极系统和柔性电极系统,“我们与马斯克所主导的Neuralink脑机接口设备采用了同一种技术路线即柔性电极,而柔性电极则一定需要满足高通量,低创伤和长期在体这3个特点。”

彭雷表示,在电极的技术迭代上,一方面,团队自主研发了丝蛋白材料的神经光电极,用光电来刺激、用mems(微机电系统)来采集;另一方面,团队将电极做了类蚊仿生探针的处理,且可调节梭针长度,并且通过触觉反馈避开血管损伤。

此外,彭雷还透露,2023年上半年,这款脑机接口设备还在临床上完成3项植入手术,手术过程都非常顺利,实现了单神经元Spike信号记录,汉语言解码与合成,以及患者术中语言区实时定位等功能,并能指导外科医生精准切除脑区病灶,保留患者的重要脑功能。“但在患者身上进行试验,需要通过一定的法规与伦理审查,这涉及对患者的保护,但好在合作方医生对于神经信息解析,调控和解码也存在一定期待。”

如何将AI与脑科学研究深度融合?

TCCI提出面向大众需求、数据收集与模型训练这三个关键环节,打造新型的研究范式,确保AI作在脑科学场景里真正帮助科学家实现突破性创新。

大众需求层面,TCCI瞄准精神健康、睡眠、神经退行性疾病等重点方向,于2020年和2021年相继设立了应用神经技术前沿实验室(华山医院)、人工智能与精神健康前沿实验室(上海市精神卫生中心)。目前,TCCI正积极寻求机构合作伙伴,筹建人工智能与睡眠梦境前沿实验室、人工智能与抗衰老前沿实验室,并为每个实验室提供5000万元人民币的启动经费。

数据层面,TCCI积极与医院开展合作,在保证安全合规的情况下提供数据清洗、标准化、分析等方面的资金支持和技术服务,同时开发新型的数据采集技术工具,为脑科学领域提供更丰富的动态临床数据。

据介绍,TCCI应用神经技术前沿实验室支持孵化的柔性侵入式电极性能处于国内领先水平,领先于马斯克的Neuralink进入临床试验并取得重大阶段性成果。在研的家用SMART EEG产品集合脑电、心率、血氧等关键数据,不仅将信号精度优化到了医疗级别,且引入音乐调控功能形成监测和干预的闭环互动。在眼动监测、游戏认知锻炼、VR游戏治疗认知障碍等领域也取得了重大成果。未来,实验室计划采集人体更多维度的数据和信号,为构建未来真正的“数字生命”做好准备。

模型训练层面,TCCI自今年5月在全球起招募计算机科学、人工智能、数学或相关领域的优秀人才,尤其是具有大语言模型、自然语言处理经验的专家,目前已经构建起一支30人规模的AI科学家团队,未来计划扩充至200名。

脑机接口走向临床实践

脑机接口技术正在从科幻走向现实。论坛上,上海市精神卫生中心院长赵敏认为,人工智能技术与医疗服务的紧密结合,在临床诊治与疾病管理等方面展现了重大应用价值。

赵敏表示,脑机智能在精神、心理健康领域有广泛的应用前景,目前,脑机接口技术在治疗抑郁症、老年痴呆、帕金森、成瘾治疗等临床上也有了实践。“脑机智能还有很长的路要走,但我们已经看到了曙光。”

赵敏呼吁更多的科学家能够关注心理健康,将来可以进行多学科合作,“随着人工智能技术的完善,脑机智能可以承担起一部分的心理干预工作,这将是划时代的。”

华山医院院长毛颖认为,脑科学是21世纪人类所面临的重大课题,“我们聚焦脑科学研究,借助VR眼镜、通过脑神经定位等现代智慧手术方式进行治疗,在尽量不损伤大脑的前提下去治愈疾病。”

毛颖介绍,脑机接口是我们大脑与外部环境之间建立的一座全新桥梁。作为一种创新的神经技术,脑机接口给医生带来了便利,也给患者带来了希望,它的发展趋势是从表象到机理、从有创到无创、从单一学科到多学科融合,也将为未来造福更多的人群而打下基础,“脑机接口是人工智能迈向深度智能化的重要核心技术,我们对人脑的探求没有疆界。”

底层标准“大一统”推动产业发展

《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》提出,上海要布局未来产业,打造未来产业集群。

在脑机接口方面,上述《方案》提出,要加速非侵入式脑机接口技术、脑机融合技术、类脑芯片技术、大脑计算神经模型等领域突破。加强脑工程学、脑神经信息学、人工神经网络等基础研究,推动类脑芯片、类脑微纳光电器件、类脑计算机、神经接口、智能假体等研发创新。探索脑机接口技术在肢体运动障碍、慢性意识障碍、精神疾病等医疗康复领域的应用。

上海市经济和信息化委员会副主任刘平表示,下一步,上海将围绕人工智能赋能生物技术发展,进一步推进脑机接口、生物芯片等高端产业发展。

“一是做强技术链,聚焦高端芯片关键元器件、材料、核心算法、隐私安全等重点领域,加大专项支持力度。二是做大数据链,进一步协同以医院为代表的公共部门,完善部门分工与利益分享机制,助力企业合法高效获取和使用训练数据。三是做优人才链,脑机领域具有典型的融合性产业特征,需要联合各方力量,共同培育符合行业需求的复合型人才,提升人才供给质量,共同塑造高素质复合人才。”刘平说。

近十年来,AI的飞速发展正是得益于过去十几年间对大量底层和基础技术进行了“大一统”的标准化,比如硬件层面上的计算框架、软件层面上的开源框架,以及数据层面上的图像库、语音库等,而用于训练大语言模型的70%数据都来源于开源数据集。

去年11月,天津大学发布了我国首个脑机接口综合性开源软件平台MetaBCI。该平台不仅填补了我国通用脑机接口领域面向开源生态自主研发的软件空白,更为脑机接口技术的跨团队协作创新提供了一个基础的开放平台。

脑虎科技在论坛上宣布,将面向全球脑科学家开放由脑虎建立的脑科学平台。“我们会将自主研发的柔性电极、芯片、电极植入机器人等全系列产品,包括数据采集和解码软件、算法,乃至动物实验平台,都开放出来。”彭雷表示,希望与全球行业伙伴携手,就像AI赋能千行百业一样,通过构建“可对话”的创新生态,让脑科学也能以AI迭代的速度快速起跑。

文章来源: 封面新闻,钛媒体APP,上观新闻,文汇网

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