近日，SynSense時(shí)識(shí)科技與海南大學(xué)聯(lián)合在影響因子高達(dá)7.7的國(guó)際知名期刊《Computers in Biology and Medicine》上發(fā)表了最新研究成果，展示了如何用低維信號(hào)通用類腦處理器Xylo和脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)超低功耗的實(shí)時(shí)癲癇檢測(cè)系統(tǒng)，結(jié)果顯示系統(tǒng)準(zhǔn)確率高達(dá)93.3%，檢測(cè)延遲平均僅0.5秒，計(jì)算功耗僅為287.9微瓦。

全球5000萬(wàn)患者的挑戰(zhàn)癲癇發(fā)作的不可預(yù)測(cè)性，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量

癲癇是一種常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其特點(diǎn)是突發(fā)性、不可預(yù)測(cè)的腦電活動(dòng)異常。患者常出現(xiàn)不同程度的意識(shí)喪失、痙攣發(fā)作或其他異常行為。全球范圍內(nèi)有超過(guò)5000萬(wàn)名癲癇患者，而其中許多患者由于這種發(fā)作的不可預(yù)測(cè)性，無(wú)法獲得及時(shí)的醫(yī)療干預(yù)，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量，甚至危及生命。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)癲癇發(fā)作，并在發(fā)作早期或即將發(fā)生時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，對(duì)及時(shí)干預(yù)、個(gè)性化治療、提升患者生活質(zhì)量等方面具有重要的意義。

圖2.腦電信號(hào)分析

在實(shí)時(shí)癲癇檢測(cè)中，設(shè)備通常需要貼近患者的身體，甚至靠近頭部進(jìn)行連續(xù)的腦電信號(hào)（EEG）監(jiān)測(cè)和處理。對(duì)于這種場(chǎng)景，功耗成為制約設(shè)備的關(guān)鍵因素。過(guò)高的功耗不僅會(huì)導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，造成危險(xiǎn)，還會(huì)縮短設(shè)備續(xù)航時(shí)間，增加用戶頻繁充電的負(fù)擔(dān)，甚至可能影響設(shè)備的可靠性。同時(shí)，癲癇檢測(cè)要求在短時(shí)間內(nèi)對(duì)異常信號(hào)作出反應(yīng)，過(guò)長(zhǎng)的延遲可能導(dǎo)致患者錯(cuò)過(guò)最佳的干預(yù)時(shí)機(jī)。

超低功耗，快速響應(yīng)系統(tǒng)準(zhǔn)確率達(dá)93.3%，檢測(cè)延遲平均僅0.5秒

SNN通過(guò)模擬生物神經(jīng)元的脈沖發(fā)放機(jī)制，能夠有效處理時(shí)間序列數(shù)據(jù)，特別適合像癲癇檢測(cè)這樣需要實(shí)時(shí)信號(hào)分析的任務(wù)。不同于傳統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN），SNN在處理大規(guī)模神經(jīng)信號(hào)時(shí)具有顯著的能效優(yōu)勢(shì)。時(shí)識(shí)科技自主研發(fā)的低維信號(hào)通用類腦處理器Xylo，在硬件層面實(shí)現(xiàn)了SNN的高效運(yùn)行，使得整個(gè)系統(tǒng)在保持高精度檢測(cè)的同時(shí)，將功耗降至亞毫瓦級(jí)別。

Xylo可以支持在極低功耗下執(zhí)行復(fù)雜的生物信號(hào)處理任務(wù)。其架構(gòu)支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，允許靈活配置神經(jīng)元和突觸參數(shù)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

圖3.Xylo 內(nèi)核架構(gòu)

文章中顯示，在癲癇檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，Xylo展示了卓越的性能：在癲癇發(fā)作的檢測(cè)任務(wù)中，達(dá)到了93.3%的準(zhǔn)確率（CHB-MIT數(shù)據(jù)集）和92.9%的準(zhǔn)確率（Siena數(shù)據(jù)集）。功耗方面，Xylo的計(jì)算功耗僅為287.9微瓦，IO功耗為87.4微瓦，遠(yuǎn)低于目前傳統(tǒng)信號(hào)處理芯片的功耗水平。檢測(cè)延遲平均僅為0.5秒，極大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，確保了癲癇發(fā)作的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力。

智能化醫(yī)療時(shí)代助推器類腦智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的未來(lái)展望

該研究為癲癇患者提供了更準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)手段，同時(shí)展示了類腦智能在醫(yī)療監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的廣闊的前景。不僅為癲癇患者帶來(lái)了希望，也為整個(gè)醫(yī)療監(jiān)測(cè)領(lǐng)域開(kāi)辟了更多的可能性。

Xylo超低功耗和實(shí)時(shí)信號(hào)處理能力，使其成為開(kāi)發(fā)便攜式、可穿戴設(shè)備的理想選擇。通過(guò)持續(xù)監(jiān)測(cè)患者的腦電信號(hào)，醫(yī)生可以更準(zhǔn)確地了解患者的病情變化，從而為患者提供更加個(gè)性化的治療方案。這將推動(dòng)個(gè)性化醫(yī)療的發(fā)展，使治療更加精準(zhǔn)和有效。通過(guò)減少發(fā)作的不可預(yù)測(cè)性和提高干預(yù)的及時(shí)性，患者的生活質(zhì)量可以得到顯著提升。這不僅減少了因癲癇發(fā)作帶來(lái)的心理壓力，也將減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)。我們將有望看到這一技術(shù)被應(yīng)用于監(jiān)測(cè)和診斷其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如帕金森病、阿爾茨海默病等。

隨著這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，類腦智能將推動(dòng)醫(yī)療設(shè)備進(jìn)入一個(gè)全新的智能化時(shí)代，為全球患者帶來(lái)更健康、更智能的生活。

關(guān)于SynSense時(shí)識(shí)科技

SynSense時(shí)識(shí)科技（原名aiCTX）創(chuàng)立于2017年，是全球領(lǐng)先的類腦智能與應(yīng)用解決方案提供商。 SynSense時(shí)識(shí)科技專注類腦智能的研究與開(kāi)發(fā)，以蘇黎世大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院20+年全球領(lǐng)先的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累為基石，聚焦邊緣計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景，提供橫跨感知與計(jì)算的類腦智能應(yīng)用與解決方案。是全球首個(gè)同時(shí)擁有類腦智能領(lǐng)域感知與計(jì)算技術(shù)，并掌握該領(lǐng)域大量核心底層專利的類腦智能公司。 SynSense時(shí)識(shí)科技率先實(shí)現(xiàn)了類腦芯片商業(yè)化應(yīng)用零的突破，為人工智能向認(rèn)知智能發(fā)展，萬(wàn)物互聯(lián)向萬(wàn)物智聯(lián)發(fā)展邁出了關(guān)鍵一步。SynSense將和伙伴一起，共同構(gòu)建“端到芯”“物與物”“物與人”萬(wàn)物智聯(lián)的認(rèn)知生態(tài)，引領(lǐng)全球類腦智能應(yīng)用與發(fā)展，為人類未來(lái)美好生活創(chuàng)造福祉。