從意念驅動到嗅覺預警，四大利器讓腦科學應用更普惠

【環球網科技報道 記者 林夢雪】“中國腦科學的發展在最近十幾年進入了飛速發展的階段。影像學、細胞分子、人工智能等一些交叉領域技術突破的滲透，對腦科學的發展起到了很大推動作用。”中國科學院院士、發展中國家科學院院士段樹民説道。

在“新天工開物——科技成就發佈會”腦認知科學專場，記者看到，“北腦一號”智能腦機系統、“悟空”超大規模神經擬態類腦計算機、穿戴式原子磁力計腦磁圖、本土化嗅覺功能評估體系與訓練體系四項突破性創新成果。

“五年截癱的患者能拄着無動力支具走路，甚至倒退，大便也無需他人輔助。” 北京腦科學與類腦研究所儀器儀表中心主任張壘在接受採訪時，分享了 “北腦一號” 臨牀應用中的一則案例。

據悉，“北腦一號”智能腦機系統作為國際首次實現百通道以上高通量、無線全植入、準實用化的半侵入式腦機接口產品，能夠幫助因脊髓損傷、腦卒中、漸凍症等導致的運動和言語障礙患者實現功能替代和康復。張壘介紹稱，目前，“北腦一號” 已完成5例患者植入，首例患者植入超半年後，有效通道數仍保持在98%以上，信號質量持續穩定。

張壘介紹，這5例患者涵蓋三類疾病：脊髓損傷、腦卒中與漸凍症。其中，運動障礙患者成為技術落地的優先受益羣體。“從患者數量和受益效果來看，脊髓損傷、腦卒中導致的運動障礙，是腦機接口醫療應用最先考慮落地的病症。” 張壘解釋道。不同於單純的 “功能替代”，“北腦一號” 還具備康復效應，通過同步中樞神經命令與外周控制，促進斷裂神經通道產生 “重連” 趨勢，讓患者重新獲得手腕發力感，甚至實現自主行動。

類腦計算作為下一代計算技術重要候選路徑之一，有望成為未來智能計算的突破口。浙江大學計算機學院求是特聘教授，腦機智能全國重點實驗室主任潘綱發佈了神經元規模接近猴腦的新一代超大規模神經擬態類腦計算機“悟空”（Darwin Monkey）。

“傳統計算機做一天的模擬任務，‘悟空’一分鐘就能完成。” 潘綱説道，此次發佈的 “悟空” 超大規模神經擬態類腦計算機，搭載960顆自研達爾文3代類腦計算芯片，支持的脈衝神經元規模超20億、神經突觸超千億，不僅超越國際最大神經擬態類腦計算機Hala Point，典型運行功耗僅約2000瓦。

據悉，相較於傳統GPU計算機，“悟空” 的核心優勢在於改變科研模式。過去，腦疾病與認知研究需通過動物實驗驗證假設，迭代週期以年為單位；如今，“先通過‘悟空’模擬驗證假設，再進入動物實驗或臨牀階段，能大幅加速研究進程。” 潘綱舉例稱，在探究人工智能與人類大腦的差異時，“悟空” 可提供模擬驗證手段，幫助揭示認知原理與神經疾病機制。

讀取大腦活動的信號，尤其是無創快速精準地採集腦信號，是開展腦與認知科學和腦機接口研究的核心｡中國科學院生物物理研究所認知科學與心理健康全國重點實驗室腦磁圖團隊發佈的穿戴式原子磁力計腦磁圖，克服了傳統腦磁圖高成本和低靈活性的缺陷， 可以廣泛應用在腦科學研究､腦疾病診斷和腦機接口等不同領域｡

我們還配套設計生產了方艙式設計得高性能磁屏蔽室，填補了國內空白。在國際上首次實現屏蔽室可移動，方便地進入醫院、學校或邊遠地區採集數據，大幅拓展腦磁圖系統使用的場景。”中國科學院生物物理研究所認知科學與心理健康全國重點實驗室正高級工程師王帆説。

在神經退行性疾病早期篩查領域，中國科學院心理研究所認知科學與心理健康全國重點實驗室人類嗅覺研究團隊發佈了本土化嗅覺功能評估與訓練體系，為阿爾茨海默病、帕金森病等疾病預警提供新方案。

據中國科學院心理研究所研究員、中國科學院大學心理學系教授周雯介紹，項目團隊在深入理解嗅覺機制的基礎上，面向中國人羣開發了涵蓋閾值、分辨與識別三大模塊的嗅覺功能評估系統，建立了全國年齡常模，其信效度達到國際領先水平。該成果不僅配套構建了雲端評估交互平台與數據庫，還針對嗅覺障礙人羣設計了涵蓋多種氣味類別及不同嗅覺加工層級的康復訓練工具。