云上如何实时解码大脑神经信号？

脑机接口技术迎来重大突破！马斯克在当地时间1月29日表示，旗下的脑机接口公司Neuralink已完成首例人类大脑设备植入手术，植入者目前恢复情况良好。

Neuralink专注于脑机接口技术研究，希望将这项技术应用于恢复人类视力、帮助无法移动肌肉的人控制智能手机等设备，甚至恢复脊髓受损者的全身功能。

脑机接口的应用流程大致分为三个步骤：

1、通过手术将电极、芯片等装置植入人脑中

2、植入完成后，芯片将用于采集和记录大脑信号，并将其快速传输至云端进行实时解码

3、解码脑电信号后，患者可以接收到运动反馈信号，进而直接操控外部设备，从而摆脱肢体障碍的限制

马斯克的成功，让我们看到了有视觉或行动障碍等疾病的患者用意念控制和改变外在事物的可能。但要实现这一目标，还需要攻破技术上的难点：如何快速地读懂脑电信号？以及如何利用这些信号做出实时精准的行动反馈？

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云上实时解码脑神经信号

在植入脑电采集器后，大量的脑电信号会伴随着思考和运动过程源源不断产生。借助多模态信号采集和系统建模，人类行为意图得以高精度实时解码。如果整个信息采集、数据备份、解码分析的过程放在云端，便可极大地提升数据解码和推理效率。

** 海量数据采集存储，是脑机接口研究的基础**

人脑的复杂性使得解读脑电信号成为一项极具挑战性的任务。以动物运动实验为例，每分钟的脑电数据量就高达1GB，而一次30分钟的采集则会产生30-50GB的数据。考虑到大规模的数据量和数据的唯一性，因此需要重视本地和云端的数据扩容和数据备份。

**借助云存储，研究人员能够实现实验和项目数据的实时上传与备份。脑电数据在云端经过自动清洗和整理后，得以安全可靠地存储。**云端存储方式不仅提供了稳固的数据存储环境，且具备了可扩展的存储容量，能够随着研究的深入和数据量的增加而随时扩展。更为重要的是，云存储还为实现跨实验室、跨学科的数据共享和协作提供了可能，为脑科学研究数据库的建设提供了稳定可靠的基础设施支持。

（脑机接口研究人员通过云端管理实验数据）

** 利用云端算力，加速模型训练与行动推理**

**在获得脑电信号数据后，为了识别与不同思维活动相关的脑电模式，需要进行持续的模型训练。通过将复杂的脑电信号与相应的动作关联，实现从脑电信号到行动的高效转化。**以单次训练数据量为50G为例，如果使用本地设备进行分析，整个过程耗时长达72小时。然而，借助云端的一体化解决方案，可以大大缩短这一时间。优刻得自建数据中心内部署了多款GPU算力，云端的高效计算能力使得预处理、特征提取、模型训练等计算密集型任务能够在12小时内快速完成。

同时，云端算力为研究者提供了一个高性能的仿真环境，支持大规模的模拟仿真实验，从而实现模型的快速迭代。此外，优刻得算力集群还支持IB和RoCE等多种网络协议，可极大地降低大模型训练场景下网络互联的时延，提升训练效率。

**脑机接口技术应用的最后一步是自我进化，就是将采集到的人脑数据实时转化为应用程序可执行的命令。**为了保障推理应用的实时性，保证云边端的高效协同，需要离用户场景更近。优刻得拥有覆盖全国的边缘计算节点，用户可根据位置就近选择，通过分布式网络架构来减轻高并发、大带宽业务对中心的压力，基于低延迟、高可靠性的特性完成实时推理。

**目前，优刻得也正与国内的脑机接口代表企业脑虎科技开展深入合作。**脑虎科技将脑电数据上云，并基于优刻得云平台设计了一整套的云边端技术架构，并已运用到脑虎的各个实验室中，辅助实验研究。未来，我们也期待脑机接口在重大脑疾病的临床诊断上取得突破性进展！