美军拟研发可用于“电子战士”的脑机交互技术

2016年1月19日，美国国防部高级研究计划局（DARPA）表示将着手启动“神经工程系统设计”（NESD）项目。据美国《计算机世界》网站文章称，该项目的目标是开发一种可以植入战士大脑的脑机交互芯片，使得战士大脑能直接从计算机系统中获取敌情信息，进而打造战斗力更强的“电子战士”（soldier cyborgs）。

DARPA正在向外界征询在受试动物和人体内进行神经接口系统设计、构建、展示和验证等方面的创新研究方案，要求实现：能够记录一百万个神经元的活动信息，同时能对十万个神经元进行相关刺激，并至少能对人类感觉皮层中的一千个左右的神经元同时进行持续的全双工（读和写）交互操作。除了增大规模（独立的通道计数）之外，接口系统必须能够同时对神经活动、神经传递和神经编码过程进行高精度的探测；每个通道须达到单神经元脉冲序列的精度。

NESD在初期将会把精力集中在人类的感觉皮层神经系统上（主要是视觉皮质或听觉皮质）。这是因为感觉皮层在物理上容易接触，并且也有成熟的科研基础。NESD的最终目标是开发出一个模块化的、可扩展的接口系统；这个系统能够支持多种应用来监测和调节中枢神经系统的大量活动。作为供未来科研开发使用的基础性工程平台，NESD的硬件组件和算法在设计上必须是模块化的，并且要有定义明确的硬件互联和应用程序设计接口（APIs）以便进行功能升级和引入新的神经系统系转导方式和算法。DARPA希望在这之后，NESD基础平台将会被用到更多的地方来解决相关问题。

除了探寻硬件与神经传递等方面的创新性方案之外，NESD项目还致力于提高相关的算法设计水平以便更好的识别神经元、神经回路以及表示和编码具体感官刺激的群体编码活动模式，并支持神经编码信息和数子与电子编码信息之间的相互转换。随着神经系统输入/输出量级的增加，需要设计新的数学变换算法来让NESD硬件在系统和受试动物与人之间进行并发的、高带宽的和高精度的双向信息传输。

DARPA希望最终系统必须能够实时读取一百万个独立通道的单神经元信息，同时能够实时刺激十万个独立的神经电位通道信息。系统必须能够和至少一千个神经元进行持续的、并发的全双工交互操作。DARPA要求所有这些功能（读，写，全双工）都必须要在一个大小为一立方厘米的设备内完成。项目承包方也可以通过三个一立方厘米的设备来分别实现读，写和全双工等功能；但是项目承包方拟定的实现设计不能有其它额外的限制，也不能要求设备植入者和NESD系统其它部分需要通过经皮连接器来供电或者进行通信。

除了军事应用，DARPA表示NESD系统还可用于新型健康医疗，例如通过向大脑反馈电子听觉或视觉信息来弥补听力或视力缺陷，其效果将优于现有方法。