46. 第四十六章：芯片

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吃完饭之后，祁旻就带温雅去取了用来让大鼠大脑皮层连接到脑云的电极脑机接口芯片。

这些电极芯片仅有1厘米×1厘米大小，背面是数字信号接口，而腹面则是一排8个电极齿。这些电极齿每一根都套在直径仅有0.2毫米的柔性树脂保护套中，当插入正确的手术位置之后，保护套可以从两侧破坏性抽出，而将电极齿留在原位。

而电极齿在插入正确的位置后，操作人员还需要按压电极的背面，让原本被约束在电极齿内部的电极束和加液管末端伸出。每个电极齿里都装有8条电极束和2条加液管，而每条电极束的末端两侧均有16个小接口。因此这块芯片理论能接收2^11个互不干扰的信号。而2条加液管倒没有什么特别的功能，主要是为了防止仅有一条管可能发生堵塞。

电极束从电极齿末端的侧向孔伸出，方向与电极齿的方向垂直，也就是垂直于鼠胼胝体的前后径。因此其作用原理并非直接“黑”进鼠的胼胝体，而是在胼胝体中造成部分破坏后，先占据创口处受损神经纤维的位置，再通过诱导分化出新的神经纤维以连接创口外侧的完好神经元——也就是形成所谓的“人工突触”——最终将电极芯片在拓扑上“串联”到左右脑半球中间。

这个过程自然离不开加液管持续加小分子诱导剂。但除了诱导剂之外，在诱导人工突触形成的过程中，电极芯片也得输入和输出信号，让新生成的人工突触能在鼠左右脑半球之间形成通路。

关于这一点，祁旻也试过一些方法：“最开始用的是直接短路，只有6%的人工突触能通。后来我又试了一下儿例如加个背景噪声或者正弦波之类的，效果还不如直接短路。所以我建议你还是短路吧。”

对此温雅只觉得并不意外，在生成连接的阶段，按道理就应该直接把电极两侧的信号忠实传过去，而短路是最简单的构造。突发奇想在生成阶段整花活儿，大概率不会有什么正面的影响。

“只有6%的通路正常形成，不影响连接脑云的结果吗？”温雅问。

“看你怎么定义‘影响’了。”祁旻摊手，“因为我这儿的实验从一开始就最多只有6%的正常通路，所以连脑云的部分也都是这么做的，初始态就是6%。”

好奇怪，只有6%的连通率意味着电极芯片最多能处理122个信号，如果要算输入和输出分开，则各自只有61个信号。

温雅不禁问：“这一款电极芯片是特殊改造过的吗？我看周晓姗课题组的脑机接口文章，通路成功建立可以达到八成多。”

祁旻的目光飘到了天花板上，用戴手套的手背推了一下儿眼镜：“咳……你不能跟原始文献比，人家发文章也是要挑最好的数据发。而且那是根据大鼠个体定制的芯片，跟集成好的精度肯定不一样。再有就是实验条件也不一样啊，别的不说，咱的小分子试剂都是从新周走物流运输来的，纯度能跟刚出厂的比？”

虽然从>80%降到6%确实有些夸张，但温雅确实被她这解释说服了：“好吧……如此看困难也是不少。”

“确实是不少。”祁旻把装满二甲基亚砜的电极芯片储存罐合上，放回-80度冰箱，“总之，小温同志，你这片儿先取出来用，用完放回来之前要再做一层新的树脂保护套——树脂放在常温了，等会儿我给你找。”

“等等……”温雅拿着取出来的芯片，感觉意料之中但还是略有惊讶，“这芯片按原始文献的报道，应当是一次性的吧？”

“那哪行啊，肯定重复用的啊。”祁旻把储存罐放回冰箱，一把拉上冰箱门，“而且周老师自己组里都重复用的，对外说‘一次性’纯为了申请经费吧。”

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虽说拿到了芯片，但大鼠实验不能直接上。毕竟这芯片都已经泡在-80度冰箱里快五年了，还得体外测试确认芯片本身无损坏之后，才能上体内实验。

温雅先测试了芯片的机械构造——主要是按压伸出电极束和加液管的过程，以及抽出保护套时的手感。这电极芯片虽然基本是用银和塑料制成，硬度还可以，不过毕竟这么薄的一片，用力稍大就可能变形。而温雅的手劲儿小，此时反倒能起些保护效果。

然后就得验证芯片的功能。

脑云连接到大鼠大脑，本质上相当于把大鼠的大脑连入一个回路。倘若只看单独的一个信号，它首先会从一个接口——例如大鼠的左脑某个神经元——输入芯片，芯片输入端将其传输到脑云中参与计算过程，再将结果传输回芯片输出端，输出到另一个接口——例如右脑的某个神经元——当中。而右脑和左脑再通过原本的胼胝体神经纤维进行连接，由此能够形成完整的环路。

当然，实际情况比这复杂得多。这一款脑机接口芯片不强制定义每个接口只能输入或输出，因此从大鼠大脑输入和输出到脑云的信号总量也并非完全相等。不过在实验检测中，可以认为“鼠在回路”的连通是脑机接口安装正确的标志。

温雅把电极芯片接入测试用的单个脑云颗粒，再依次将每个电极齿中的电极束挤出来，左右两束放在保护电阻的两端，测试能否形成回路——这相当于是把鼠脑作为一个元件短路掉了。

在连通的瞬间，脑云颗粒中确实能检测到瞬时信号，并且波形也与理论预测值相符，说明芯片本身功能完好。

之后温雅又稍微调试了一下儿电极芯片输入信号的响应强度。

这个数值相当于，当每输入一单位新的信息时，脑云原本在运行的计算活动被这一单位新信息影响的程度。在祁旻的文章中，她把这描述为一个算子的参数，以扩散的方式传递到整个脑云。

但显然这是错误的，给温雅看得一头雾水。输入信号并非“自由扩散”到全部脑云颗粒的同时参与运算，而是先在单个脑云颗粒的拓扑结构中传递参与运算，再由此颗粒输出到拓扑相连的邻近颗粒，依次“扩散”到整体。

如此明显的理论错误，竟然能在那篇《一种特殊拓扑硬件结构能模拟哺乳动物大脑皮层信号的波动》里最后