與 Valve 關係密切的實驗心理學家 Mike Ambinder 在 2019 年 GDC 開發者大會上分享腦機介面的未來,G 胖佯裝在腦袋開洞的樣子。
致力研究腦機介面(BCI)的美國神經元科技新創 Starfish 於 5 月 20 日宣布將推出首款產品:超低功耗微型電生理電子裝置(Ultra-low power, miniature electrophysiological electronics),為患者客製化晶片,藉由刺激大腦來治療改善神經疾病迴路層面的功能失調。
Starfish 由 Steam 平台營運公司 Valve 的共同創辦人暨執行長 Gabe Newell(人稱 G 胖)共同創辦,他長期以來在思考一個概念「大腦應與電腦有更緊密的連結」。
早在十多年前,Valve 就開始讓公司內部心理學家研究人們對電玩的生理反應,當時 Valve 還考慮過為一款 VR 頭戴裝置設計「耳垂監測器」。2019 年 GDC(遊戲開發者大會)上,Valve 更公開探討將腦機介面導入遊戲的可能性。
但 G 胖最終決定把這個想法獨立出來,同年他悄悄創辦 Starfish Neuroscience,如今該公司終於首次公開宣布計劃 2025 年稍晚推出首款產品,但還不是完整的植入裝置。
Starfish 並未聲稱已經做出能將晶片植入人體的完整裝置,現階段僅為首款客製化晶片,還有技術瓶頸要突破。
該公司的神經工程師 Nate Cermak 寫道,「我們預計首批晶片將於 2025 年底問世,並有意尋找能借助這類晶片開拓嶄新領域的合作夥伴。」暗示 Starfish 可能會與其他公司合作,以開發無線供電技術或完整的腦部植入裝置。
credit:starfishneuroscience
Starfish 表示,為了降低裝置植入手術的負擔,他們的目標是開發出比競爭產品體積更小、功耗極低、侵入性更低的設備,同時仍保有類似現有多功能前端訊號放大器(headstage)設計的功能,如此一來就能發揮最佳功能——
可「同時存取多個大腦區域的神經序號」(包含神經脈衝與局部場電位 LFP),類似馬斯克旗下公司 Neuralink 能「讀取思想」讓患者與電腦互動,且不需要電池。
「我們相信有機會能開發出一種全新的低侵入性、分散式神經介面技術,能夠同時存取多個大腦區域。目前正致力打造嶄新技術,讓神經活動的紀錄與刺激,達到遠超現有系統的精確度。」在臨床醫學上,晶片與大腦多個區域連結,有機會解決帕金森氏症等神經疾病。
該公司表示,在「正常紀錄」的運作情況下,其晶片僅需 1.1 毫瓦(mW)電力,因此可透過無線電力傳輸來運作,目前的規格如下:
- 低功耗:在正常錄製下總功耗為 1.1 毫瓦
- 體積精巧:2 x 4 毫米(0.3 毫米腳距 BGA 封裝)
- 具備錄製(神經脈衝與局部場電位)與刺激(雙相電脈衝)功能
- 32 個電極點,16 個同時錄製通道,取樣率為 18.75kHz
- 1 個電流源,可在任意電極對之間進行刺激
- 內建阻抗監測與刺激電壓瞬變測量功能
- 晶片具備數位資料處理與神經脈衝偵測能力,可透過低頻寬無線介面操作
- 採用台積電 55nm 製程製造
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外媒 The Verge 將 Starfish 的晶片與 Neuralink 的 N1 比較,N1 有 64 條植入大腦的電線,總計 1,024 個電極;截至 2019 年,其晶片功耗約為 6 毫瓦,並需要定期無線充電的電池。完整的植入裝置(不只是晶片)體積約為 23 毫米寬、8 毫米厚。
Neuralink 據報已經成功為三位人類患者進行植入,儘管第一位患者的大腦中有部分電線脫落,但仍保有功能並接受訪問。
除了同時植入多個大腦區域的裝置外,Starfish 的更新版官網也透露他們正在開發不同功能的高科技裝置。
包括一款可用「精準熱療」技術(precision hyperthermia)來以定向加熱方式摧毀腫瘤的裝置;一套能「讀取大腦訊號並以機械引導進行經顱磁刺激(TMS)」的系統,旨在治療躁鬱症與憂鬱症等神經性疾病。
至於這些技術未來會如何應用到遊戲領域?可參考 Valve 在 2019 年 GDC 發表有關腦機介面的演講。