第245章 2012年腦機接口的發展
SEELE研發平台目前只是1.0版本，但是實際上可以提升的東西已經不多了。
軟體上的東西，得益於茉莉的底層優化，實際上後續只需要往上疊加就好了。
主要還是硬體上，目前還跟不上。
理想中的情況，肯定是眾多子公司，連上了更智能的系統，有了更智能的運算能力，借ai之勢大殺四方，3年登月，5年入火指日可待。
但是實際上，現在的硬體，尤其是晶片製造上差的實在是差的有點多。
雖然各個公司在使用了SEELE之後都讚不絕口，但是普遍反映裡面的AI運算時長不夠用。
幾家分公司隱約中已經開始互相競爭，各種給陳一然發信息遞小話，一個個都跟孔雀開屏一樣，說明自己公司在集團未來規劃中的重要性，希望研發平台可以給他他們一些傾斜。
陳一然直接無視了他們，在真正去晶圓廠看過晶片的全部製造流程之後，他的心沉穩了很多。
製造業的瓶頸，是客觀存在的。
就算他帶來了諸多的新技術，但是實際上能夠把科技升級速度提高個一倍，都已經相當困難了。
陳一然只能開始在其他方面，進行布局。
其中最值得關注的，就是腦機接口的問題。
陳一然自從去年開始，就在偷偷關注腦機接口的發展。
目前的腦機接口發展，和他印象中的差很多。
上輩子他也只是在新聞中，看到過一些腦機接口的新聞。
作為知識面不太廣的外行，他一直以為高大上的腦機接口，是科幻電影中那種，帶個小帽子，然後大殺四方。
但是實際上，這是完全不可能的，賽博朋克中那種硬植入的設計，才是目前看來唯一可行的做法。
因為大腦組織本身的電導率大約是0.3 S/m，腦脊液稍高。
可顱骨是一層緻密的骨板，電導率很低，只有0.01到0.04 S/m。
所以信號從神經元出來之後，顱骨就在中間當了一堵電學減速帶。
一個神經元放電的時候，它的周圍會產生一個微小的電場。如果把電極扎在這顆神經元的旁邊，就可以測到一個清晰的可分辨的放電尖峰，大概幾百微伏，持續一毫秒，波形獨特。
但當這個電場要穿過顱骨的時候，電流不是直直朝著頭頂走的。因為顱骨比腦組織的電阻高了二三十倍，電流會被迫在顱骨內表面散開，找電阻最低的路徑穿過骨縫和血管孔。
等它到了頭皮表面的時候，原本是一顆神經元聚焦的點放電，會變成一個直徑大約三到五厘米的模糊電位波動。
而幾百顆乃至幾千顆神經元放電的疊加體，穿過顱骨之後信號會被空間低通濾波成一片模糊的波形。
茉莉仔細推算過，就算是之後的ai算力有了長足進步，積累足夠的運算數據，用AI降噪解碼。
如果只是在頭皮用電極採集腦電信號，也只能做到解碼更粗的信號。
這是受物理特性限制的，根據香農定理來看。
給定一個信道的帶寬和信噪比，你能傳輸的最大信息速率是有限的。超過這個上限，無論用什麼編碼方式，都會丟失信息。
所以，目前做腦機接口研究的主流，都是在大腦中做植入。
大腦表面有一條溝叫中央溝，溝前面的隆起叫中央前回，這裡是初級運動皮層M1。
M1上面有一張身體地圖，腳在最頂上，手在中間，臉在下面。手的區域叫手區，面積比腿區大得多，因為手上精細動作需要的神經元資源遠遠超過其他身體部位。
這就是目前研究的主要方向了，因為癱瘓的人想動一下手，M1里的神經元依然會放電。
不管是什麼原因切斷了M1到肌肉的通路，M1本身的神經元沒有死。它們還活著，還在按原來的編碼規律發信號。
大部分組織都會採用Utah Array猶他陣列進行植入測試，這是猶他大學Richard Normann教授在1989年提出的構想，是一種植入大腦皮層的微電極陣列。
本質上是一個由約100根矽針組成的方形網格，每根針的尖端都有一個微小的電極觸點 。
100根矽針組成10×10網格，針距 400微米，裸矽尖端 1–5微米，鍍鉑後 10–20微米，
這些矽針通過微機械加工技術製成，針間距約400微米，裸矽尖端1到5微米，鍍鉑後也只有15微米，比頭髮絲還細，刺入深度1.5mm剛好進M1灰質表層。
整個陣列設計成平面外刺入式，植入後能封閉在顱骨內，適合長期性記錄 。
十幾年來，做這方面研究的機構並不算少。
其中BrainGate是走的最遠的組織。
這是一個學術臨床試驗聯盟，由布朗大學的約翰·多諾休教授領導，麻省總醫院，美國退伍軍人醫療中心，德國航空航天中心共同參與。
2004年完成首次人體植入試驗，使用的就是猶他陣列。
猶他陣列也成為了全球最早獲得FDA批准用於人腦皮層植入的高通道微電極平台。
2012年5月17日《自然》論文發表了他們2011年4月和10月做的兩次實驗。
實驗對象叫做凱茜·哈欽森，她因為腦幹中風已經癱瘓15年了，目前屬於四肢癱瘓加上失語。
2005年11月植入了猶他陣列，一直做數據記錄。
2011年4月14日，她用植入在運動皮層的96通道猶他陣列，控制著機械臂拿起咖啡瓶喝了一口。
這是她十五年後，第一次自己完成喝這個動作。
另外一個實驗對象鮑勃，是個66歲的男性，2006年腦幹中風，2011年6月植入了猶他陣列。
在2011年10月，就可以用機械臂抓取泡沫球了，這個動作比喝水更複雜，因為球體是緩慢移動的，但是他還是達到了62%的成功率。
這兩次實驗證明了，猶他陣列的持續性，在植入五年半後依然能夠穩定記錄神經信號，這個植入壽命遠超人們之前的預期。
也證明了這種植入不需要任何額外的訓練，被植入一兩周後就可以進行使用。
如果單純從人類發展，醫學發展來看，這些成績都算是非常喜人的了。
但是對陳一然來說，這些實在是不夠用。
他發展腦機接口可不是為了造福大眾，他是為了對自己的茉莉進行解構。
所以，在查詢了大量的資料後，他把目光移到了另一個大型項目上。
那就是美國聯邦政府在2009年撥款啟動的人類連接組計劃，以及看上去完全不具備實用價值，但是卻能解決一些痛點的MEG腦磁圖技術。
軟體上的東西，得益於茉莉的底層優化，實際上後續只需要往上疊加就好了。
主要還是硬體上，目前還跟不上。
理想中的情況，肯定是眾多子公司，連上了更智能的系統，有了更智能的運算能力，借ai之勢大殺四方，3年登月，5年入火指日可待。
但是實際上，現在的硬體，尤其是晶片製造上差的實在是差的有點多。
雖然各個公司在使用了SEELE之後都讚不絕口，但是普遍反映裡面的AI運算時長不夠用。
幾家分公司隱約中已經開始互相競爭，各種給陳一然發信息遞小話，一個個都跟孔雀開屏一樣，說明自己公司在集團未來規劃中的重要性，希望研發平台可以給他他們一些傾斜。
陳一然直接無視了他們，在真正去晶圓廠看過晶片的全部製造流程之後，他的心沉穩了很多。
製造業的瓶頸，是客觀存在的。
就算他帶來了諸多的新技術，但是實際上能夠把科技升級速度提高個一倍，都已經相當困難了。
陳一然只能開始在其他方面，進行布局。
其中最值得關注的，就是腦機接口的問題。
陳一然自從去年開始，就在偷偷關注腦機接口的發展。
目前的腦機接口發展，和他印象中的差很多。
上輩子他也只是在新聞中，看到過一些腦機接口的新聞。
作為知識面不太廣的外行，他一直以為高大上的腦機接口，是科幻電影中那種，帶個小帽子，然後大殺四方。
但是實際上，這是完全不可能的，賽博朋克中那種硬植入的設計，才是目前看來唯一可行的做法。
因為大腦組織本身的電導率大約是0.3 S/m，腦脊液稍高。
可顱骨是一層緻密的骨板，電導率很低，只有0.01到0.04 S/m。
所以信號從神經元出來之後，顱骨就在中間當了一堵電學減速帶。
一個神經元放電的時候，它的周圍會產生一個微小的電場。如果把電極扎在這顆神經元的旁邊，就可以測到一個清晰的可分辨的放電尖峰，大概幾百微伏，持續一毫秒，波形獨特。
但當這個電場要穿過顱骨的時候，電流不是直直朝著頭頂走的。因為顱骨比腦組織的電阻高了二三十倍，電流會被迫在顱骨內表面散開，找電阻最低的路徑穿過骨縫和血管孔。
等它到了頭皮表面的時候，原本是一顆神經元聚焦的點放電，會變成一個直徑大約三到五厘米的模糊電位波動。
而幾百顆乃至幾千顆神經元放電的疊加體，穿過顱骨之後信號會被空間低通濾波成一片模糊的波形。
茉莉仔細推算過，就算是之後的ai算力有了長足進步，積累足夠的運算數據，用AI降噪解碼。
如果只是在頭皮用電極採集腦電信號，也只能做到解碼更粗的信號。
這是受物理特性限制的，根據香農定理來看。
給定一個信道的帶寬和信噪比，你能傳輸的最大信息速率是有限的。超過這個上限，無論用什麼編碼方式，都會丟失信息。
所以，目前做腦機接口研究的主流，都是在大腦中做植入。
大腦表面有一條溝叫中央溝，溝前面的隆起叫中央前回，這裡是初級運動皮層M1。
M1上面有一張身體地圖，腳在最頂上，手在中間，臉在下面。手的區域叫手區，面積比腿區大得多，因為手上精細動作需要的神經元資源遠遠超過其他身體部位。
這就是目前研究的主要方向了，因為癱瘓的人想動一下手，M1里的神經元依然會放電。
不管是什麼原因切斷了M1到肌肉的通路，M1本身的神經元沒有死。它們還活著，還在按原來的編碼規律發信號。
大部分組織都會採用Utah Array猶他陣列進行植入測試，這是猶他大學Richard Normann教授在1989年提出的構想，是一種植入大腦皮層的微電極陣列。
本質上是一個由約100根矽針組成的方形網格，每根針的尖端都有一個微小的電極觸點 。
100根矽針組成10×10網格，針距 400微米，裸矽尖端 1–5微米，鍍鉑後 10–20微米，
這些矽針通過微機械加工技術製成，針間距約400微米，裸矽尖端1到5微米，鍍鉑後也只有15微米，比頭髮絲還細，刺入深度1.5mm剛好進M1灰質表層。
整個陣列設計成平面外刺入式，植入後能封閉在顱骨內，適合長期性記錄 。
十幾年來，做這方面研究的機構並不算少。
其中BrainGate是走的最遠的組織。
這是一個學術臨床試驗聯盟，由布朗大學的約翰·多諾休教授領導，麻省總醫院，美國退伍軍人醫療中心，德國航空航天中心共同參與。
2004年完成首次人體植入試驗，使用的就是猶他陣列。
猶他陣列也成為了全球最早獲得FDA批准用於人腦皮層植入的高通道微電極平台。
2012年5月17日《自然》論文發表了他們2011年4月和10月做的兩次實驗。
實驗對象叫做凱茜·哈欽森，她因為腦幹中風已經癱瘓15年了，目前屬於四肢癱瘓加上失語。
2005年11月植入了猶他陣列，一直做數據記錄。
2011年4月14日，她用植入在運動皮層的96通道猶他陣列，控制著機械臂拿起咖啡瓶喝了一口。
這是她十五年後，第一次自己完成喝這個動作。
另外一個實驗對象鮑勃，是個66歲的男性，2006年腦幹中風，2011年6月植入了猶他陣列。
在2011年10月，就可以用機械臂抓取泡沫球了，這個動作比喝水更複雜，因為球體是緩慢移動的，但是他還是達到了62%的成功率。
這兩次實驗證明了，猶他陣列的持續性，在植入五年半後依然能夠穩定記錄神經信號，這個植入壽命遠超人們之前的預期。
也證明了這種植入不需要任何額外的訓練，被植入一兩周後就可以進行使用。
如果單純從人類發展，醫學發展來看，這些成績都算是非常喜人的了。
但是對陳一然來說，這些實在是不夠用。
他發展腦機接口可不是為了造福大眾，他是為了對自己的茉莉進行解構。
所以，在查詢了大量的資料後，他把目光移到了另一個大型項目上。
那就是美國聯邦政府在2009年撥款啟動的人類連接組計劃，以及看上去完全不具備實用價值，但是卻能解決一些痛點的MEG腦磁圖技術。