最近，馬斯克的腦機介面初創公司neuralink發布了最新的腦機介面進展，並引起了轟動。neuralink最新公布的進展中，在豬的體內植入了腦機介面晶元，從而能夠實時讀出豬腦部的訊號，之後有希望可以根據這些訊號實時分析出植入物件的腦部活動，這給了腦機介面這一技術極大的想象空間，未來可望能使用在醫療甚至人體增強等領域。
腦機介面中的晶元
事實上，腦機介面中晶元具有極其重要的位置。去年七月，neuralink的第乙個發布會中的主角就是自研的n1腦部感測器晶元。我們這裡具體來談一下腦機介面中的晶元。
在植入式腦機介面中，晶元的主要功能是包括資料讀出和腦部激勵，此外為了保證方便和外界溝通還需要使用無線傳輸。
資料讀出的過程主要是指腦機介面從腦部讀取特定區域的訊號，並且在晶元上做一系列初步處理，包括濾波等。具體多少訊號處理在晶元上做，多少傳輸到片外完成則取決於整個晶元的設計考量。例如，對於一些需要做快速反應的腦機介面晶元（例如檢測癲癇並快速介入），則需要把盡可能多的處理在晶元上實現，以滿足延遲的需求。此外，通常經過晶元處理的訊號比起原始訊號的資料量會小，因此腦機介面片上處理部分和無線資料傳輸部分是一對重要的權衡物件：片上處理越簡單，則相關電路邏輯面積和功耗越小，但是需要無線傳輸的資料量就越大，無線傳輸部分的功耗壓力就越大；反之，訊號處理越複雜，則功耗和面積越大，但是資料傳輸部分或許就可以更簡單一些。
功能上，除了資料讀出之外，腦機介面另一大重要的功能模組是激勵訊號部分。訊號激勵是指腦機介面在腦部以合適的方法施加乙個訊號，根據應用的不同這個訊號可能是電壓訊號，光訊號或其他訊號。
最後，腦機介面中無線資料傳輸也非常重要，因為腦機介面需要與外界有乙個資料介面用於資料傳輸和控制。neuralink第一代腦機介面的原型使用的是有線資料傳輸，而到了今年的原型感測器中就使用了基於藍芽的無線傳輸，可見無線傳輸對於植入式腦機介面的重要程度（畢竟植入物件不希望腦子後面時時刻刻都接著一大堆線）。
腦機介面晶元的應用
腦機介面以及晶元目前看起來雖然科幻，但是實際上已經有了非常實際的落地應用，而這些應用主要集中在醫療領域。
腦機介面主要落地應用中，晶元主要起到乙個形成神經訊號讀出-實時激勵-資料記錄讀出的閉環。例如，目前有大量的學術界腦機介面晶元關注癲癇**。在這樣的應用中，首先需要腦機介面晶元的資料讀出能實時監控讀出腦部訊號，並且在檢測到腦部訊號出現癲癇徵兆時，就立刻用腦機介面的訊號激勵產生乙個和癲癇疾病異常電壓訊號相反的訊號，從而抵消癲癇疾病產生的異常訊號，起到實時介入的作用。
另乙個閉環腦機介面的例子是癱瘓病人的****。植入式腦機介面晶元一方面可以讀出患者腦部對於行走的控制訊號，另一方面可以根據讀出的訊號在患者脊柱部分施加相應的訊號，從而讓患者在經過訓練後能重新獲得行走的能力。
除了包括讀出和激勵兩部分的閉環系統之外，一些腦機介面只用到讀出部分或只用到激勵訊號部分。只用激勵訊號的例子是argus ii系列生物眼，該系統在眼部的視覺神經上植入激勵訊號系統和無線訊號傳輸系統，同時在外部的眼鏡上則使用視覺感測器拍攝外部的環境畫面，並且將該畫面轉換為對應的視覺神經訊號傳輸給植入激勵訊號系統，而激勵訊號系統則施加相應訊號激勵，從而實現讓視覺受損患者重新修復視覺的能力。該系統已於數年前通過臨床試驗並獲得美國fda認證，可見實用化的腦機介面事實上離我們並不遙遠。
腦機介面晶元技術的難點
上文已經介紹了腦機介面的常規組成部分和應用，那麼腦機介面晶元技術的難點在**呢？
首先，從讀出部分來說，最難的在於如何以非常低的功耗做到低雜訊和低輸入失調。腦部訊號的幅度通常非常小，在微伏級別，因此必須保證讀出放大器的雜訊和輸入失調都要比腦部訊號的幅度還要小，才能實現高質量的腦部訊號讀出。這一點對於模擬電路的設計挑戰很大，尤其是在功耗受限的條件下。事實上，neuralink n1晶元的主要指標之一也是雜訊，這也印證了該指標的難度和重要性。
腦機介面晶元的全球競爭格局
美國是目前腦機介面晶元的領跑者。在學術研究領域，每年isscc等頂級晶元會議的腦機介面相關**的作者主要都來自於美國。而在商業化方面，馬斯克的neuralink也是全球腦機介面晶元和系統的領跑者之一。
在腦機介面領域，中國的研發實力在近幾年來也在快速提公升。例如，清華的王志華教授和東南大學的王志功都在這個領域做出了傑出的貢獻，發表的**也獲得了全球同行的認可。在商業化落地領域，neuramatrix等本土團隊也在做相關的努力。應當說，中國的腦機介面晶元研究在低雜訊和低功耗設計（包括放大器、無線充電模組等方面）都已經做到與全球最一流水準相差不大，我們認為最值得中國追趕的方面在於系統完整性以及跨學科研究。從系統完整性角度，neuralink的n1感測器直接就瞄準整合放大器前端和片上訊號處理的完整系統，只有做到這樣完整的系統才能真正把系統實用化，同時系統設計中的眾多挑戰和技術壁壘也只有真正著手做過才能理解。此外，腦機介面本來就是橫跨晶元設計、神經科學和生物學的跨學科技術，目前國外的同行已經在設計針對下一代生物神經技術的腦機介面（例如基於光遺傳學的腦機介面），在這一方面也希望中國的從業者能不侷限於自己的領域，而積極地去實現跨學科的整體發展，這樣才能保證腦機介面的整體系統處於全球相關技術的最前沿。
手機晶元的AP BP和CP
bp baseband 基帶處理器。即手機中的modem，執行手機射頻通訊控制軟體，負責傳送和接收資料。cp 基帶晶元加協處理器 or 多 加速器。可以處理虛擬實境，增強現實，影象處理，hifi，hdr，感測器等。一 我們先來看看手機cpu中的分類 ap應用處理器 bp基帶處理器 其實很多玩家都只聽...
手機晶元中的AP與BP
bp baseband processor，即基帶晶元 搞什麼嘛，雙核就雙核唄，怎麼又搞出個ap和bp啊 原來，fcc 美國聯邦通訊委員會 ap上面則執行了我們通常的作業系統和應用軟體，如android windows phone 7這些。而我們通常所說的雙核啊 四核啊這些就是指的其ap核的多少了吧...
手機晶元中的AP與BP
bp baseband processor，即基帶晶元 搞什麼嘛，雙核就雙核唄，怎麼又搞出個ap和bp啊 原來，fcc 美國聯邦通訊委員會 ap上面則執行了我們通常的作業系統和應用軟體，如android windows phone 7這些。而我們通常所說的雙核啊 四核啊這些就是指的其ap核的多少了吧...