(关于大脑记忆芯片的研究.docVIP

关于大脑记忆芯片的研究 昆明市第三中学 高艺菁 刘捷 倪钢 摘要： 随着人类文明的不断前进，各个自然及人文学科的内容不断向更宽、更深处发展。知识与信息的数量也增加到了一个恐怖的程度。一个人需要穷尽一生的时间来接受教育，除了学会理解、分析、判断、实践等技能之外，大部分时间是在记忆各种有用没用的所谓知识。如果将能存储大量信息的记忆芯片植入大脑，并能顺利实现芯片与大脑之间的信息交互，将会大大减少人们记忆知识的时间，加速人类社会进步的步伐。本研究报告主要探讨大脑记忆芯片的可行性以及相关问题。 关键词：生物芯片，记忆，大脑，植入，信息交互，信息传输通道 （一）前言： 1.相关背景 （1）关于生物芯片 生物芯片技术虽然还不成熟，但拥有巨大的潜力，处在快速发展阶段 生物芯片从上世纪90年代开始发展，一直属于尖端科学，同样参与了人类基因组的我国在这方面没有落后，出现了不少研究生物芯片的厂商和科研机构，并在国际上有了一定的影响。 我国生物芯片研究始于1997-1998年间，在此之前生物芯片技术在我国还是空白。尽管起步较晚，但是我国生物芯片技术和产业发展迅速，实现了从无到有的阶段性突破，并逐步发展壮大。截止到2006年，我国生物芯片的产值已达到2亿多元，生物芯片研究已经从实验室进入应用阶段。据有关资料表明，在市场销售方面，2004年国内市场分额为2亿元，约占全球市场的2％左右。其中主要由863计划支持的几家国内企业出售的生物芯片以及提供的相关服务累计销售收入约1.1亿元人民币，所有代理国外产品及服务总计为9000万。 “十五”期间，国家“863”计划重点组织实施了“功能基因组及生物芯片研究”重大专项，对生物芯片的系统研发给与了倾斜性支持。从2000年开始，国家还陆续投入大笔资金，建立了北京国家芯片工程中心、上海国家芯片工程中心、西安微检验工程中心、天津生物芯片公司、南京生物芯片重点实验室共五个生物芯片研发基地，为加强我国在这一新兴高科技领域的自主创新和产业化能力奠定了坚实的基础。目前，生物芯片产业在我国已初见端倪并初具规模，形成了以北京、上海两个国家工程研究中心为龙头，天津、西安、南京、深圳、哈尔滨等地近50家生物芯片研发机构和30多家生物芯片企业蓬勃发展的局面。到2006年为止，我国已有500余种生物芯片及相关产品问世，从2002到2005年累计销售额近2.5亿元，10余个芯片或相关产品获得了国家新药证书、医疗器械证书或其他认证，并已实现产业化生产。 （2）关于知识爆炸 知识的增长速度越来越快，一个人要掌握一门学科所需时间越来越长。 1944年，美国威斯利大学图书馆管理员Ryder对美国主要大学图书馆藏书量做了统计，发现自18世纪以来，它们的藏书量平均每16年翻一番。比如耶鲁大学18世纪初藏书量为1000册，那么1938年其藏书量应该为260万册，这与实际情况吻合。美国学者Price进一步明确地指出科学文献增长呈现出指数趋势，在1961年出版的《巴比伦以来的科学》中，Price根据自己对大约30种科学文献的统计分析结果，得出结论：“看起来没有理由怀疑日益增长的科学文献是按指数增长的，大约10到15年增长一倍”。 2．当前社会对该课题的研究状况 （1）大脑芯片技术 在科学家的不断努力下，如今已研制出了世界上首个记忆植入体的原型，它是模仿人类大脑海马体——形成记忆的关键部位——制造的。这种电子芯片能够取代受损的神经细胞，其原理和人体假肢、促进听力的人造耳蜗类似。尽管这一研究只能复制1分钟左右的大脑活动情况，电子芯片大约只能模仿不到1.2万个神经细胞的活动，而一个人的大脑中共有1 000亿个神经细胞。但是，人们纷纷表示，即便只能模仿如此少量的细胞活动，也是神经工程学领域的惊人成就。神经工程学这种边缘学科似乎离普通人的生活很远，但是这一研究将在医学和治疗学方面发挥极大的作用。一个能够恢复记忆细胞的机器将改变脑疾患者的生活，并且将病患家属从繁重的看护工作中解脱出来。 （2）“大脑之门”技术 “大脑之门”芯片由96个电极组成，它被植入于患者脑部的运动皮层区（该区域是控制身体活动的中枢）。它能获取神经细胞发出的信号，并依据大脑运动皮层区不同区域的兴奋状态大致辨别出这些信号的意思，将其传导到电脑控制系统中，从而帮助患者通过电脑来完成简单动作。一名四肢完全瘫痪的患者借助“大脑之门”，可以通过思维自如地移动电脑光标、打开电子邮件、调节电视音量甚至活动机械手臂。“大脑之门”的研究，并不是芯片植入的终极目标，科学家希望可以研制出一种双向芯片，像真正的大脑细胞那样既能生产信号也能接收信号。如今，科学家的研究和“大脑之门”有些相似之处，两者都是将大脑信号转换为能够被计算机所了解和破译的编码。但是，现在的研究相对来说难度更大。在“大脑之门”技术方