Создан тонкий, как бумага, мозговой имплантат, который может изменить взаимодействие людей с ИИ

Что делает эту систему такой многообещающей, так это ее очень небольшой размер в сочетании с возможностью очень быстрого перемещения больших объемов данных. Разработанный командами из Колумбийского университета, Нью-Йоркско-пресвитерианской больницы, Стэнфордского университета и Пенсильванского университета, этот интерфейс мозг-компьютер (BCI) построен на одном кремниевом чипе, который обеспечивает беспроводной мост с высокой пропускной способностью между мозгом и внешними компьютерами. Платформа называется Системой биологического интерфейса с корой головного мозга (BISC).

В исследовании, опубликованном сегодня (8 декабря) в Nature Electronics, учёные описывают BISC как систему, состоящую из трёх основных частей: однокристального имплантата, носимой «ретрансляционной станции» и специализированного программного обеспечения, управляющего системой. «Большинство имплантируемых систем состоят из электронного блока, который занимает огромное пространство внутри тела», — говорит Кен Шепард, профессор электротехники, биомедицинской инженерии и неврологии в Колумбийском университете. «Наш имплантат представляет собой единую интегральную схему, которая настолько тонкая, что может проникнуть в пространство между мозгом и черепом и прилегать к мозгу, как кусочек влажной папиросной бумаги».

Весь имплантат представляет собой один чип комплементарной структуры металл-оксид-полупроводник (КМОП), толщина которого составляет всего 50 мкм, а объём — менее 1/1000 от объёма типичного устройства. При общем объёме около 3 мм³ этот гибкий чип может изгибаться, повторяя форму поверхности мозга. Устройство для микроэлектрокортикографии (µECoG) включает в себя 65 536 электродов, 1024 канала для одновременной записи и 16 384 канала для стимуляции. Поскольку при его производстве используются те же крупномасштабные технологические процессы, что и в полупроводниковой промышленности, имплантат можно выпускать в больших количествах.

Внутри этого единственного чипа находится вся электроника, необходимая для интерфейса: радиопередатчик, схема беспроводной передачи энергии, цифровая логика управления, система управления питанием, преобразователи данных и аналоговые компоненты, необходимые для записи и стимуляции. Внешняя ретрансляционная станция с питанием от аккумулятора обеспечивает питание имплантата и обменивается с ним данными по специальному сверхширокополосному радиоканалу с пропускной способностью до 100 Мбит/с — это как минимум в 100 раз выше, чем у любого другого беспроводного интерфейса «мозг — компьютер», доступного в настоящее время. Сама ретрансляционная станция выглядит для внешнего мира как устройство Wi-Fi 802.11 и фактически служит мостом между любым компьютером и «мозгом».

BISC также представляет свой собственный набор инструкций и значительный программный стек, которые вместе образуют специализированную вычислительную архитектуру для BCIS. В описываемых экспериментах эта система с высокой пропускной способностью позволяет передавать богатые паттерны мозговой активности в передовые инструменты машинного обучения и глубокого обучения, которые могут расшифровывать сложные намерения, восприятие и внутренние состояния.