北京
近日，南開(kāi)大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院徐文濤教授團(tuán)隊(duì)成功研制出全球首款仿生聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)接口，為傳統(tǒng)人工耳蝸之外的聽(tīng)覺(jué)重建提供了全新的電子替代、修復(fù)技術(shù)新路徑。
南開(kāi)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建起能夠與哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)深度融合的人造聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)形態(tài)接口，實(shí)現(xiàn)了集聲音信號(hào)采集、神經(jīng)形態(tài)編碼、自然語(yǔ)義處理、生物電信號(hào)輸出于一體的完整人造聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)環(huán)路。
▲ 人造聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)形態(tài)接口示意圖
據(jù)介紹，全球近 3% 的人口受到感音神經(jīng)性耳聾困擾。傳統(tǒng)人工耳蝸能夠完成聲音采集和電信號(hào)轉(zhuǎn)換，卻仍需要依賴患者自身保留的聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)完成“最后一公里”的信息傳輸。一旦聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)缺失或功能嚴(yán)重受損，再先進(jìn)的人工耳蝸也難以發(fā)揮作用。
徐文濤介紹，“而我們的目標(biāo)，不只是讓人造聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)能夠‘聽(tīng)見(jiàn)’，更重要的是讓它真正學(xué)會(huì)‘聽(tīng)懂’，像天然聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)一樣，對(duì)聲音進(jìn)行篩選、識(shí)別和處理，再把有價(jià)值的信息傳遞給大腦。”
研究團(tuán)隊(duì)首次構(gòu)建起完整的仿生神經(jīng)形態(tài)聽(tīng)覺(jué)修復(fù)界面。系統(tǒng)將聲信號(hào)采集、神經(jīng)形態(tài)編碼、自然語(yǔ)義處理、生物電信號(hào)輸出等多個(gè)功能模塊集成到同一平臺(tái)。系統(tǒng)首先模擬耳蝸感知聲音，再借鑒大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)聲音進(jìn)行篩選和分析，最后將處理后的信息轉(zhuǎn)換為生物神經(jīng)能夠識(shí)別的電脈沖，與活體神經(jīng)建立穩(wěn)定連接，實(shí)現(xiàn)了聲音感知、信息處理和神經(jīng)傳遞的完整閉環(huán)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這套系統(tǒng)不只是聲音“聽(tīng)見(jiàn)”聲音，更能夠像天然聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)一樣，對(duì)聲音進(jìn)行篩選、分析和編碼，讓“人造聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)”從“聽(tīng)見(jiàn)”到“聽(tīng)懂”，標(biāo)志著聽(tīng)覺(jué)修復(fù)由“恢復(fù)感知”向“重建功能”邁出了關(guān)鍵一步。
在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，植入團(tuán)隊(duì)研發(fā)的仿生聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)接口后，失聰兔不僅重新建立了聲音感知能力，還能夠識(shí)別不同語(yǔ)音指令，并完成“打字”“踢球”等對(duì)應(yīng)行為任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了從“聽(tīng)見(jiàn)聲音”到“理解語(yǔ)義”，再到“完成動(dòng)作”的完整人造聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)信息處理鏈路。這意味著，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的人工系統(tǒng)已不再只是簡(jiǎn)單傳遞聲音，而具備了類似天然聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)的信息處理能力。
來(lái)源：IT之家等
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