脑部植入神经SoC芯片：让科幻来到现实！

一个曾经只存在于科幻小说中的概念，像Elon Musk的神经连接(Neuralink)一样的大脑植入芯片，现在正获得现实世界的投资。虽然距离人体应用还很遥远，但这项技术有可能彻底改变神经学，并对许多人的生活产生积极影响。

最近，来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员宣布了一种新的神经芯片，可以检测和预防某些神经疾病。

除了通道数之外，许多用于生物应用的机器学习SoC的效率并不高。SoC的硬件复杂性与被跟踪的通道以及生物标记的数量成比例地增长。大多数结构在增加通道数量时都会达到一个分水岭，当通道数增加到一定数量时，硬件的复杂性将超过更多通道带来的好处。正因为如此，扩展这类SoC是非常困难的，也是通道数量保持较低水平的另一个原因。

为了让未来的SoC在医疗保健领域提供真正的价值，必须首先解决这些问题。

NeuralTree检测并消除神经系统症状

EPFL最近发表了一篇介绍其最新SoC NeuralTree的论文。该团队声称，NeuralTree为“256通道0.227 μJ/class多功能神经活动分类和闭环神经调节SoC”，在脑植入硬件领域具有潜力。

该芯片利用了独特的前端架构，这样有助于克服扩展性问题，同时可实现高通道数。论文将该芯片描述为具有空间高效的时分多路复用(TDM)前端，由两步快速解决的混合信号直流伺服回路(DC servo loop，简称DSL)组成，可以在3.48mm2的较小芯片面积内容纳256个通道（256个通道排列在一个16×16的开关矩阵中）。

该设备使用机器学习和基于脑电波的生物标记物的信号处理来了解神经活动。如果出现帕金森震颤或癫痫发作等神经反应，该芯片可以及时检测到。此外，该芯片可以通过在大脑中产生相反的信号来有效地消除症状，从而预防即将发生的神经症状。

该团队的研究成果使SoC的通道数量提高了8倍，每个通道占用面积降低了9.3倍，系统能效率提高了4.3倍。

未来，EPFL的研究人员希望不断更新芯片上的算法，从而跟上不断发展的神经信号。