Невронен чип от EPFL декодира взаимодействията между мозъчните региони в реално време
Източник: EPFL News / Alain Herzog
Инженерен екип от реномирания Федерален политехнически институт в Лозана (EPFL) представи революционен невронен чип (Neural Chip), способен за първи път в историята да декодира в реално време сложните комуникационни взаимодействия между различни анатомични региони на мозъка [1]. Полупроводниковият кристал съчетава аналогов биомедицински интерфейс с ултранискоенергийна невронна мрежа на кристала, отваряйки нови хоризонти пред мозъчно-компютърните интерфейси (BCI) и лечението на тежки неврологични заболявания.
Досегашните поколения BCI импланти записваха невронна активност от една-единствена изолирана точка в моторната кора и изискваха пренос на огромни обеми сурови данни през кабели или безжични антени към мощен външен компютър за декодиране. Това създаваше риск от локално термично увреждане на биологичната тъкан и ограничаваше мобилността на пациентите. Разработката на EPFL премества машинното обучение директно върху имплантирания силиций чрез принципите на Edge AI.
Архитектура на невроморфното изчисление с подмикроватна консумация
Ключът към пробива на швейцарските учени е използването на невроморфни изчисления (Neuromorphic Computing):
- Импулсна обработка (Spiking Neural Networks): Вместо непрекъснато аналогово-цифрово преобразуване, чипът се активира само когато даден неврон генерира спайк (spike), намалявайки консумацията на енергия до под 1 микроват.
- Кръстосана корелация на сигналите: Архитектурата съпоставя фазовите отмествания между сигналите от двигателната и сензорната кора, изолирайки волевото намерение на пациента от фоновия биологичен шум.
- Вградена адаптивна памет: Системата се самокалибрира непрекъснато, компенсирайки физическото микроизместване на електродите в живата тъкан с течение на времето.
Дългосрочни медицински и технологични последици
Успехът на EPFL бележи фундаментален скок в биоинженерството: прехода от пасивни четци на мозъчна активност към активни, интелигентни биомедицински копроцесори. Възможността за разпознаване на патологични модели в невронните мрежи на мозъка милисекунди преди появата им ще позволи създаването на импланти от ново поколение, способни мигновено да прекъсват епилептични припадъци или тремора при болестта на Паркинсон чрез таргетирана електрическа стимулация.
В технологичен и обществен план напредъкът на европейските изследователски институти доказва, че научните пробиви не са ексклузивен монопол на частните венчърни инициативи като Neuralink. Отвореният, академичен подход на EPFL гарантира по-висока прозрачност, строго спазване на биоетичните стандарти и по-бърз трансфер на технологии към обществените болнични заведения, осигурявайки равен достъп до бъдещето на невротехнологиите.
Архитектурни пробиви в биосъвместимите полупроводници