“类脑”无线网络可处理数千微芯片数据

美国布朗大学研究团队在最新一期《自然·电子学》上描述了一种无线通信网络。它可有效地传输、接收和解码来自数千个微电子芯片的数据。

研究团队试图模仿大脑神秘且高效的工作方式。对传感器网络的新设计，使得芯片可植入体内或集成到可穿戴设备中。每个亚毫米大小的硅传感器都可模仿大脑中神经元通过电活动尖峰进行通信。传感器将特定事件检测为尖峰，然后使用无线电波实时无线传输该数据，从而节省能源和带宽。

无线通信网络能处理数千微芯片数据。图片来源：布朗大学官网

团队在计算机上设计和模拟了复杂的电子设备，并通过多次制造迭代来创建传感器。该研究引入了一种称为“神经颗粒”的新型神经接口系统。该系统使用微型无线传感器的协调网络来记录和刺激大脑活动。

研究人员展示了该系统的效率及其扩展性。他们在实验室中使用78个传感器测试了该系统，发现即使传感器在不同时间传输，也能以很少的错误收集和发送数据。他们还展示了使用大约8000个假设植入的传感器解码从灵长类动物大脑中收集的数据。

研究人员表示，医学界对微型设备的需求日益增长，这些设备既要高效、不引人注目，又要能作为大型整体的一部分来运行，以绘制整个感兴趣区域的生理活动图。而今这项研究标志着大规模无线传感器技术向前迈出了重要一步，为下一代可植入和可穿戴生物医学传感器奠定了基础。

大脑是人们迄今所知的最有效率的“机器”。它能以一种非常“稀疏”的方式工作。神经元不会一直放电，它们压缩数据并稀疏地触发，效率高的惊人。研究人员此次就在新开发的无线通信方法中模仿了这种工作方式。传感器不会一直发送数据，它们只是根据需要以短电脉冲的形式发送相关数据，并且它们能够独立于其他传感器发送数据，而无需与中央接收器协调。该方法将节省大量能源，并避免中央接收器中充斥着意义不大的数据。