“北脑二号”填补我国高性能侵入式脑机接口空白 这是北脑二号一片晶圆

周末休闲 29 2024-07-09 06:05:35

颅内植入一片牵着柔软细丝的北脑二号小小薄膜，绑住双手的填补猴子就能仅用“意念”控制机械臂，抓住“草莓”。国高这是侵入4月25日亮相2024中关村论坛的一幕。我国科学家自主研发的式脑“北脑二号”，填补了国内高性能侵入式脑机接口技术的机接空白，并在国际上首次实现猕猴对二维运动光标的口空灵巧脑控。

这是北脑二号一片晶圆，上面整齐排布有两列共计数十个电极。填补新华社记者张漫子 摄

脑机接口，国高大脑与外界设备沟通交流的侵入“信息高速公路”，是式脑新一代人机交互与人机混合智能的前沿技术。“简言之，机接就是口空捕捉大脑电信号的微妙变化，解码大脑意图，北脑二号实现‘意念’控制‘动作’，不动手也能隔空操控机器。”北京脑科学与类脑研究所所长罗敏敏说。

“北脑二号”亮相2024中关村论坛。（受访者供图）

脑机接口的性能，核心在于脑电信号捕捉的清晰度、转化的精准度。前者靠电极，后者靠算法。

“北脑二号”的高性能，归功于我国自研的3个核心组件：高通量柔性微丝电极、千通道高速神经电信号采集设备两个硬件，以及基于前馈控制策略的生成式神经解码算法。

电极，相当于一个“传感器”。植入脑内，“读取”脑电信号，其性能决定着捕捉脑信号的数量与质量。

北京芯智达神经技术有限公司业务发展总监李园介绍，“北脑二号”采用的柔性材料生物相容性高、无细胞毒性，能在电极丝上做出大量触点，通道数高，信号捕捉能力强。

近距离观察，这个电极又小又薄，牵出的电极丝直径只有头发丝的十分之一到百分之一，丝上布满大量触点，需在显微镜下才能看清。这一设计能极大降低对脑组织的损害，延长捕捉脑电信号的时间。

“它的有效通道数、长期稳定性，均达国际领先水平。不同于硬质电极，柔性微丝电极植入猕猴脑内一年后，仍能精确采集到脑电信号。”李园说。

算法，相当于一个“翻译官”，把大脑意图精准解析出来。“北脑二号”应用的算法是国内自研，能在大脑皮层神经活动与运动参数之间建立精确映射。

“脑机接口比拼的是安全、稳定、有效，这是一个系统性工程。”罗敏敏说，脑机接口链路长，涉及电极、芯片、算法、软件、材料等多环节，关键技术有待进一步突破。

（记者 张漫子）