Starfish Neuroscience “trình làng” chip BCI siêu nhỏ

Starfish Neuroscience vừa công bố những thông số kỹ thuật ban đầu của một con chip giao diện não-máy tính (BCI) đột phá, được thiết kế để thu nhỏ kích thước cấy ghép và giảm đáng kể nhu cầu năng lượng.

Con chip 2 x 4 mm này, được sản xuất trên tiến trình 55 nm của TSMC và chỉ tiêu thụ 1.1 milliwatt điện năng, hướng đến hoạt động hoàn toàn không dây, không dùng pin. Nó được kỳ vọng sẽ trở thành trung tâm của một thế hệ giao diện thần kinh ít xâm lấn, phân tán.

Giải pháp cho cấy ghép não phức tạp

Sự quan tâm của giới lâm sàng và nghiên cứu đang chuyển dịch sang các phương pháp điều trị cấp độ mạch điện, đòi hỏi khả năng tiếp cận đồng thời nhiều vùng não. Các thiết bị cấy ghép truyền thống gặp khó khăn ở đây: hầu hết chỉ tập trung vào một vị trí duy nhất và phụ thuộc vào mức tiêu thụ điện miliwatt, các gói kín khí lớn và nguồn điện có dây. Starfish lập luận rằng những yếu tố cồng kềnh, băng thông hạn chế và chi phí phẫu thuật cao đã cản trở việc ứng dụng rộng rãi các liệu pháp này.

Con chip nội bộ này giải quyết những hạn chế đó trên hai mặt trận. Thứ nhất, tổng mức tiêu thụ điện năng trong quá trình ghi hình thông thường chỉ là 1.1 milliwatt — chỉ bằng khoảng một phần sáu so với mức tiêu thụ được báo cáo của N1 của Neuralink. Thứ hai, kích thước của nó được giới hạn bởi một BGA (Ball Grid Array) có bước chân 0.3 mm, phù hợp với diện tích dưới 8 mm². Mặc dù có những giới hạn đó, thiết bị hỗ trợ 32 vị trí điện cực, 16 kênh ghi đồng thời với tần số lấy mẫu 18.75 kHz, phát hiện spike (tín hiệu đột biến) trên chip, kiểm tra trở kháng và một trình điều khiển dòng điện cho các xung kích thích hai pha.

Không dây, không pin, xử lý dữ liệu thông minh

Việc xử lý dữ liệu kỹ thuật số ngay trên chip có nghĩa là chỉ cần các liên kết không dây băng thông thấp để truyền dữ liệu liên quan, giúp việc tích hợp với các bộ vi điều khiển bên ngoài trở nên dễ dàng hơn và giúp Starfish theo đuổi một gói sản phẩm không pin, cấp nguồn bằng cảm ứng. Công ty cũng phát triển các thiết bị điện tử đo lường từ xa (telemetry) tiêu thụ ít điện năng bổ sung để truyền năng lượng và dữ liệu qua mô. imec, nổi tiếng với phần cứng thần kinh thu nhỏ, đã hợp tác trong thiết kế silicon, củng cố sự tập trung của dự án vào kích thước và hiệu quả.

Triển vọng và hướng đi tương lai

Lô chip silicon đầu tiên dự kiến sẽ được xuất xưởng vào cuối năm 2025, và Starfish đang tích cực tìm kiếm các đối tác làm việc về cấp điện không dây, giao thức truyền thông hoặc các dạng cấy ghép tùy chỉnh. Sự quan tâm lâu dài của đồng sáng lập Gabe Newell đối với BCI gợi ý về khả năng ứng dụng trong tương tác người-máy ngoài liệu pháp y tế, mặc dù mục tiêu ngắn hạn vẫn là nghiên cứu lâm sàng.

Chip BCI của Starfish Neuroscience là một bước đột phá tiềm năng trong lĩnh vực giao diện não-máy tính, hứa hẹn mang đến những giải pháp cấy ghép thần kinh ít xâm lấn hơn, hiệu quả hơn và an toàn hơn. Với khả năng hoạt động không dây, không dùng pin và tiêu thụ điện năng cực thấp, công nghệ này có thể mở ra những cánh cửa mới cho việc điều trị các bệnh thần kinh và thậm chí là nâng cao khả năng tương tác giữa con người và máy móc trong tương lai.