突破解锁了脑式技术中的进展


25-03-2020
剑桥顾问和神经工程技术研究所(Netri)宣布脑活动精度成像的突破。

大规模加速的图像处理支持开发新型治疗神经病症。

剑桥顾问和神经工程技术研究所(Netri)宣布脑活动精度成像的突破。

处理NETRI brain-on-a-chip技术和无透镜的成像方法,检测脑组织中神经元的活动,剑桥顾问能够加速单个图片的处理了三个数量级,从大约20分钟来处理图像仅数百毫秒。这种速度上的飞跃开辟了全新的可能性,包括实时处理神经活动和在工程平台上模拟神经活动,支持帕金森病和阿尔茨海默病等疾病的新治疗方法的开发。

芯片上的器官是生物医学研究的一个新兴和极有前途的领域。该技术涉及在芯片上对器官功能的体外模拟。这种技术的最终前景是大大减少测试新疗法安全性和有效性的时间和成本。脑芯片技术寻求将这种方法应用于人脑的神经回路,人脑是人体中最复杂的器官。

法国初创公司NETRI为神经科学领域的脑芯片应用创造了颠覆性技术。其重点是人体神经回路的体外复制,以了解神经紊乱、治疗和化学物质是如何影响大脑的。NETRI使用了脑芯片技术和无透镜显微镜的结合来记录数百万连接的神经元的活动,模仿与神经障碍有关的神经回路。

然而,通过检测到作为神经活动的复杂的东西,该方法产生大量数据,需要许多小时的计算工作,以便完全重建神经元通信的时空地图。成像系统在每秒大约1,000帧中运行,基线算法平均为1,090秒 - 18分钟 - 在强大的台式电脑上处理单个图像。没有改善,一秒的录音可能需要12天才能处理。

由于认识到其在医学成像和高性能计算方面的世界级专长,NETRI找到剑桥咨询公司来解决这一瓶颈,要求该公司开发一种彻底的算法加速。一个科学成像团队在该公司的数据实验室工作,这是一个拥有最先进计算基础设施的现场设施,允许快速探索数据和计算密集型方法,如高清成像和深度学习。

Cambridge Consultants为其AI基础设施选择了NVIDIA DGX POD架构,部署了NetApp ONTAP AI解决方案,该解决方案结合了NVIDIA DGX-1™和NetApp ONTAP存储和网络结构。通过一系列优化,该团队能够证明,NVIDIA DGX-1系统提供了平均0.3秒处理一帧所需的人工智能超级计算能力,比最初的方法快了大约3000倍。这种加速是通过一系列优化实现的,包括数学和算法改进的设计和应用,利用NumPY gpu加速RAPIDS (CuPy),并利用DGX-1系统的强大功能。综合的结果使NETRI能够完全重新设想他们的方法,并将目光放在最激进的可能性上,包括为医院和制药行业开发完全可扩展的实时医疗服务,为每一位患有神经疾病的患者进行体外诊断和个性化治疗。

剑桥咨询公司战略技术主管Sally Epstein表示:“无透镜成像技术用计算取代了传统的光学技术,创造了一系列新的优化挑战,我们的团队很高兴能够解决这些挑战。我们很自豪能在脑芯片技术和神经成像的发展方面处于领先地位,如果能正确结合视觉、经验和计算能力,就能实现根本性的改进。”

Thibault Honegger, NETRI的首席科学官,总裁和联合创始人,评论道:“通过结合剑桥咨询的专业知识和nvidia的计算能力,神经通信的实时处理成为可能。这标志着评估体外神经网络功能方面的一个范式转变。有了这种级别的分辨率,我们将能够准确地衡量网络的“健康状况”,与神经系统状况和潜在的恢复能力有关。”

50多年来,剑桥顾问在创新产品开发方面已经领先。我们是对世界上许多领先的蓝筹股的开发合作伙伴,以及雄心勃勃的初创公司的虚拟开发团队。

剑桥顾问