瑞士开发了第一个高性能、微型脑机接口芯片 MiBMI，准确率高达 91%

IT 世家 9 月 3 每日新闻，作为各国都在探索的前沿技术，脑机接口（BMI）对于帮助严重运动障碍患者恢复沟通和身体控制能力的患者来说，有望带来更具开创性的解决方案，并可能扩展到语音合成和手写协助领域。然而，现有的脑机接口设备体积庞大，耗电量高，实际应用有限。

瑞士洛桑联邦理工学院 ( EPFL，瑞士联邦理工学院与苏黎世联邦理工学院合作，2025QS 世界大学排名第一 26 ) IEM 和 Neuro X 该研究所的集成神经技术实验室研究人员开发了一个微型脑机接口 ( MiBMI ) ，已经取得了相关的研究成果 8 月 23 日发表于《IEEE 《固体电路杂志》（IT 世家附 DOI: 10.1109/JSSC.并在国际固态电路大会上展示了2024.3443254。

据报道，这是世界上第一个高性能、微型脑机接口系统，是渐冻症。（ALS）病人提供了一种小巧、低功耗、高精度、多功能的解决方案，能够在芯片上实现大脑和文本的直接通信，它不仅提高了脑机接口的效率和可扩展性，而且为具有实用价值的、完全植入式脑机接口设备铺平了道路，患有肌萎缩性侧索硬化症有可能显著改善。 ( ALS ) 患有颈髓损伤等疾病的病人的生活质量。

MiBMI 由两个超薄芯片组成，总面积仅为 8mm2。相比之下，马斯克 Neuralink 脑机接口设备的尺寸约为 23 x 8 mm。

由于超小型和低功耗等关键特性，这种脑机接口系统更适合植入式应用，因为它具有最小的入侵性，可以保证在治疗和日常生活环境中的安全性和实用性。同时，它也是一个完全集成的系统，这意味着它可以同时实现数据记录和处理。

项目参与者 Mahsa Shoaran 表示，" MiBMI 允许我们将复杂的神经活动转换成可读的文本，精度高，功耗低。这一进步使我们更接近实用和可移植的解决方案。这种解决方案可以显著提高严重运动障碍患者的沟通能力。"

人脑在想象写作时会产生特定的神经信号，在这个过程中，植入大脑电极会自动保存与手写动作相关的神经活动，并借助 MiBMI 芯片立即将大脑发出的手部动作指令转换成相应的文本。

这项技术允许个人，尤其是那些患有闭锁综合征和其他严重运动障碍的人，通过简单的思考和写作来交流，然后将他们的想法转换成屏幕上的文字，并显示给其他人。

研究人员发现，当病人想象用手写时，每一个字母都会有自己的特殊标记，研究人员将其命名为 DNC(即独特的神经代码)，而脑机接口芯片无需处理每个字母的数据，只需处理即可。 DNC(大约100字节)就可以了，这样系统就可以在更快、更准确地处理的同时保证低功耗优势。另外，这一突破也有助于缩短训练时间，使病人更容易学习如何使用脑机接口设备。

与没有 DNC 线性判断分析传统低复杂性（LDA）与解码器相比，它的内存利用率（∼ 100 ×）并且计算复杂度（∼ 320 ×）这一方面取得了显著的突破。

项目主导者 Mohammed Ali Shaeri 表示，MiBMI 能够以 91.3% 将这种手写活动的神经信号转换成文本的准确性。此外，研究人员在一项体内实验中解码了大鼠对六种声学刺激的神经反应，准确性达到 87%。

据报道，这个芯片可以解码。 31 一个不同的字符，这是任何其他集成系统都无法比拟的。“我们相信，我们可以解码高达 100 字符，只是目前还没有包含更多字符的手写数据样本，” Shaeri 补充道。

当前，脑机接口设备通常依赖于外部计算机，而植入脑电极部分仅用于收集电信号，然后将这些信号发送到外部计算机进行解码。

相较于此，MiBMI 可在记录数据的同时进行处理，它集成在一起 192 通道神经记录系统和 512 通道神经解码器可以算是极端小型化领域的突破性壮举，集成电路、神经工程、神经工程于一体。 AI 专业知识方面。

Mahsa Shoaran 表示：我们的目标是开发一种通用的。 BMI，能针对各种神经系统疾病进行定制，为病人提供更广泛的解决方案。

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