北京大學與中國科學院研發全球首款可匹配人腦反應速度的芯片

近日，北京大學與中國科學院聯合研發出全球首款可匹配人腦反應速度的晶片，這一成果將為腦機接口實現實時、無延遲的神經信號解讀提供關鍵支撐。

新晶片技術將推動腦機接口的發展

在腦建模的運算速度與精度方面，直接影響腦機接口、手術導航、醫學影像等場景的實時應用效果。傳統硬件在算力方面存在瓶頸，往往伴隨較高的時間成本與能耗。這款晶片採用 40 納米工藝製造，依託存內計算與電導漂移陣列實現，面積僅 0.28 平方毫米，運算延遲低於 10 毫秒。在大腦皮層表面重建任務中，其速度較英偉達 A100 GPU 最高提升 478 倍，同時能耗大幅下降。

研究團隊利用該晶片成功重建了大腦白質與灰質表面，驗證了其高精度腦建模能力。這一突破將複雜神經計算從慢速離線模式推進至毫秒級在線模式，為腦機接口的實時應用掃清了關鍵障礙。

從技術原理來看，存內計算架構打破了傳統馮·諾依曼架構中數據在處理器和存儲器之間頻繁搬運的瓶頸，電導漂移陣列則實現了對神經信號的高效並行處理。0.28 平方毫米的晶片面積意味著該晶片具備極高的集成度，為未來植入式腦機接口設備的小型化提供了可能。低於 10 毫秒的運算延遲，與人腦神經信號的處理速度處於同一量級，這使得實時解碼和反饋成為可能。

該技術的應用前景廣闊

在應用前景方面，該技術未來可拓展至多個領域。腦機接口是最直接的受益者，實時無延遲的神經信號解讀將大幅提升人機交互的自然度和反應速度。在大腦數字孿生領域，該晶片支持的毫秒級建模能力，有助於構建更精確、更動態的腦功能模擬系統。實時手術導航方面，快速的大腦結構重建可為神經外科手術提供即時影像引導。在疾病研究層面，阿茲海默病、帕金森病等神經退行性疾病的機制研究和早期診斷，也將因實時腦建模技術的進步而獲得新的工具。