和讯名家|隐藏着人类叙事范式的重大转折，马斯克的脑机接口( 二 )
4.一种将装置植入生物组织（例如脑组织）的系统和方法（申请号：US20200086111A1） 。
以马斯克的时间表为参照——2045年开发出全脑接口 ， 这4项发明专利 ， 向我们揭示出了未来25年一个主流投资路径：基于半导体、人工智能及生物医学科技的混合智能 。
就当下而言 ， 脑机接口雏形阶段的混合智能维度里 ， 相对最“简单”的技术是芯片 ， 相对最难的技术依次为柔性电极丝(threads)、机器人手术技术及植入生物组织方法 。
【1】芯片
Neuralink脑机接口所使用的芯片是特别定制的专用集成电路芯片（ASIC） ， 与柔性电极丝列阵连接 。
该芯片包括与放大器阵列通信的配置电路和控制器 。 其中 ， 配置电路被配置为接收程序指令和指示放大器的电压阈值 ， 并指示控制器仅传递来自放大器的特定行和列的信号；而控制器则与放大器阵列通信 ， 将神经电压信号打包成数据包 。
由于每个芯片仅被配置为与有限数量的电极通信 ， 但脑机接口需要许多个电极来覆盖大脑 ， 因此脑机接口需要大量芯片来处理来自所有电极的所有信号 。
目前的Neuralink脑机接口芯片组包含12个芯片 。 每个芯片均集成了256个独立可编程放大器 ， 能够处理256个通道的数据 。 12个这样的芯片 ， 总共有3072个通道 ， 可读取3072个电极的信息 。
文章图片
图2：Neuralink植入脑机接口的芯片
2019年 ， 来自中国天津大学的明东教授团队 ， 亦曾发布了世界首款脑—机编解码集成芯片——“脑语者” 。 明东是中国脑机接口领域最活跃的研究者 ， 其团队目前相关发明专利申请的公开数量是中国最多的 。
【2】柔性电极丝(threads)
柔性电极丝(threads)是Neuralink脑机接口设备最具壁垒的核心技术 ， 是连接大脑生物组织的桥梁 ， 是接收和反馈脑电波的通路 。
在大脑的生物组织中植入电极 ， 面临的主要难题在于电极会引发生物组织炎症甚至对其造成损害 ， 从而使生物组织的精确研究、诊断及医学治疗复杂化；此外 ， 免疫反应以及植入部位周围组织的生长 ， 也会降低植入电极的长期生存能力和稳定性 。
Neuralink所发明的柔性电极丝(threads) ， 所制造出的电极可以非常小、薄且柔软 ， 最大程度地减少了插入伤口 ， 使目标组织在植入的电极周围生长 ， 改善了电极触点与目标部位之间的距离 ， 并允许更多数量的电极被植入 。 目前的植入成功率达到87% 。
文章图片
图3：Neuralink脑内植入电极丝后的照片
Neuralink柔性电极丝宽度在4-6微米之间 ， 触头的典型尺寸为10微米 ， 并且各个列阵电极触头的面积小于350平方微米 ， 每个阵列的96根丝中多达3072个电极 。 这样的特征尺寸 ， 可以提高目标组织中细胞在电极阵列周围生长和彼此通信的能力 ， 并提供机械缓冲 。
柔性电极丝的制造依赖于光刻机、刻蚀机、蒸镀机、光刻胶等设备及材料 。 为了保障生物相容性 ， 柔性电极丝使用的电介质包括聚酰亚胺、环氧、聚对二甲苯、聚对二甲苯和丙烯酸等化学材质 。
从目前已知的实验判断 ， Neuralink是为数不多掌握脑用柔性电极丝(threads)制备技术的团队 。
【3】机器人手术系统及植入方法
如上所述 ， 柔性电极丝又软又薄且需求又多 ， 故而难以通过常规外科手术植入 ， 其87%的成功植入率主要得益于Neuralink自主研发的机器人手术系统 。
该机器人每分钟最多可以植入6根丝（最多192个电极） 。 每根丝都能以微米级的精度单独植入脑中 ， 并得以避开表面血管 ， 瞄准特定的脑区 。
该机器人手术系统的视觉定位原理为：使用特定颜色的光（近紫外波长在390纳米至425纳米之间的红光或绿光）照亮机器人末端执行器的金属部分 ， 以更好地对比边缘和特征 ， 并基于目标组织的轮廓图像和电极的三角位置 ， 引导机器人组件实施手术植入电极 。
推荐阅读
- 医生|人类大脑里面，可能深藏着一套比意识更为智能系统！
- 和讯名家|全场景智慧：新工业革命必须拥抱的晨曦
- |地球大气层里隐藏着未知生物，我们却对它们一无所知，太过于神秘
- 量子位|逆向工程、软件后门……原来美剧《硅谷》里藏着这么多知识点
- 和讯名家|还是说只是闹剧？欧菲光开盘跌停，市值半日蒸发50多亿，苹果哪里来的“霸气”
- 华为|下半年手机大乱斗将在9月打响 7款新品暗藏着各种“杀招”
- 鲨鱼|为什么宇宙是黑的？你以为是正常，实际却隐藏着宇宙的大秘密
- 和讯名家|实时读取信息…，太震撼了！马斯克再次创造历史：硬币大小芯片植入脑中
- 和讯名家|华为被锤真的利好小米？
- 月球|科学家：月球不愿公之于众的背面，竟隐藏着决定人类存亡的秘密！