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塵埃般大的傳感器植入大腦 人類變身"萬磁王"
來源:賽斯維傳感器網 發(fā)表于 2016/9/14


  一個臟兮兮的男孩孤單地走在城市的街道,算計著如何應付這入不敷出的日子,養(yǎng)活待在家里與媽媽相依為命的小妹妹。每天晚上回到家里,他不停地咳嗽,肺里充滿了智能電子塵埃。這些塵埃是一些企業(yè)散布在空氣中,用來監(jiān)控敵人和目標人群。


  這是賽博朋克流大師尼爾·斯蒂芬森(Neal Stephenson)1995的年小說《鉆石年代》里面的場景。這里描繪了一種叫做“Smart Dust”(智能塵埃)的東西,可以漂浮在空氣里,搜集人類世界萬事萬物的數據信息。


  最近,一種類似于Smart Dust的微型傳感器被研發(fā)出來了,不過名字稍有不同,叫做“神經塵!保∟eural Dust。

  

  在今年8 月,加州大學伯克利分校的研究人員開發(fā)出了一款毫米級別的無線傳感Neural Dust。其特點在于:微型、超聲波供能(無電池)、無線!吧窠泬m!眰鞲衅鏖L3毫米,高1毫米,寬0.8毫米,只有一粒沙子大小。

  

  它的主要構造如下圖所示:整個傳感器表面由一層薄膜包裹,薄膜是手術用的樹脂。壓電式晶體可以將體外的超聲波轉變成電力,給小板子中間的微型晶體管供能,而微型晶體管負責搜集神經和肌肉組織的信息,以超聲波的形式再將數據信息反饋給體外的接收器。


  



  目前的醫(yī)療技術,為了檢測人體內部的狀況,需要將有線的電極放進人體組織里,或在 病人皮膚表面涂上冰冷的粘性凝膠,然后附上笨重的表面電極。比如,現在的肌電圖檢查需要病人連續(xù)數小時躺在實驗室,醫(yī)生把一根針大小的電極插入病人肌肉組織里,然后還得拔下來,這會造成一定肌肉損傷和痛苦。


  而 Neural Dust 只需要一次手術,將傳感器植入人體,就可以終身使用了(當然,這需要進一步對外薄膜材質進行改造,使之更不易降解并與生物組織相容)。


  目前,研究人員已經在老鼠的體內做過實驗,已經證實 Neural Dust 可以應用于周圍神經系統(tǒng)了,比如可以用來控制膀胱和抑制食欲。而 Neural Dust 的終極目標是縮小到 50 微米(肉眼可見的極限),這意味著它將要比現在的體積小60倍,因為這個尺寸,是傳感器應用于大腦和中樞神經系統(tǒng)的及格線。沒錯,Neural Dust 想要征服的終極領地是大腦,成為人機接口!


  正在伯克利分校攻讀博士學位的 Ryan Neely說道:“Neural Dust 最終的目標,是打造新一代的人腦和機器的接口,并且讓它成為一種臨床技術。如果一個半身癱瘓的人想要控制一臺計算機或一個機械臂,你只需要將這個小東西植 入大腦,就可以終身攜帶并使用!

  

  不過,華盛頓大學的 Eric Leuthardt 教授表示,遠在無線傳感器接入大腦之前,對于大腦是如何處理和分享信息的,這需要更深入的研究。


  Neural Dust 的目標是應用于人體,然而開發(fā)它的加州大學伯克利分校顯然還有著更宏大的目標,即前文所說的“智能塵埃”(Smart Dust),因為 Smart Dust 才是伯克利分校開展相關研究的最初動機。

 

  簡單來說,Smart Dust 由可以漂浮在空氣中的微小傳感器組成,它能夠將測量的數據反饋給電腦,在毫米寬度范圍內進行溫度、震動、濕度、化學成分、磁場等參數的測量。對 Smart Dust 的學術研究始于 20 世紀 90 年代初,當時蘭德公司(Rand)和美國國防部先進研究項目局(DARPA)聯合開展研究,希望可以應用于軍事領域。


  而到 1997年,加州大學伯克利分校的科學家們就向 DARPA 提出 Smart Dust 研究的相關建議,并在 1998 年就得到了資助,從而一直研究到現在,總共將近20年。


  在 Gartner 公司《2015 年新興技術成熟度曲線》的報告里,預測 Smart Dust 將在 5-10 年成為技術趨勢。更多的人認為,連接萬事萬物的 Smart Dust 將是“物聯網”的終極形態(tài)。物聯網的核心理念是將傳感器放在任何東西上,然后通過互聯網將數據發(fā)回數據庫。通過這種方式,隨時隨地監(jiān)控一切信息,并構建更加智能且更具互動性的系統(tǒng)。

  

  我們眼睜睜看著科幻小說和電影里天馬行空的想象變?yōu)楝F實:伊隆·馬斯克正在一步一 步打造他最喜愛的《基地》小說里那個外太空棲息地,帕爾默·拉奇(Palmer Luckey )把他從《黑客帝國》里看到的“紅色藥丸”的世界變?yōu)?Oculus Rift…. 尼爾·斯蒂芬森自己,現在是杰夫·貝索斯的 Blue Origin 公司的顧問,也是 Magic Leap 特聘的未來學家。而《鉆石年代》 里的“Smart Dust”也在一步一步朝我們走來。


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