Исследователи представили беспроводной интерфейс для сети крошечных нейроимплантов
Схема коммуникаций для нейрогранул обеспечивает двустороннюю связь с внешним устройством на частоте 30 МГц со скоростью передачи 10 Мбит/с и приёма 1 Мбит/с. Благодаря сети из таких имплантов нейроинтерфейсы следующего поколения перестали быть научной фантастикой. Представили технологию на конференции IEEE Custom Integrated Circuits исследователи из Qualcomm, Университета Брауна и Калифорнийского университета Сан-Диего.
С помощью беспроводного интерфейса парализованные люди смогли набирать слова и перемещать робота силой мысли. Профессор Брауноского университета Арто Нурмикко, принимавший участие в решении этих задач, признает, что пока технологии находятся в зачаточном состоянии. Однако его команда верит, что, перейдя от одиночных проводных зондов к сети из крошечных беспроводных имплантов, технология позволит осуществлять более сложные задачи.
Во время разработки исследователи столкнулись с рядом проблем. Управление тысячами имплантов планировалось с одной антенны, но гранулы не могли синхронизировать время между собой и принимали сигнал разной мощности, из-за чего у них не было опорного напряжения для разделения максимумов и минимумов входящих битов. Исправить это удалось с помощью маломощного компаратора напряжения и схемы коммутации, совместившей амплитудную манипуляцию с широтно-импульсной модуляцией (ASK with PWM). В этой схеме цифровому сигналу соответствует как изменение амплитуды, так и изменение длительности импульса. У каждого бита есть высокое и низкую значение. У «1» максимум импульса длится в два раза дольше следующего за ним минимума, а у «0» — в полтора раза. Это гарантирует, что сигнал может быть принят, даже если ни одна из гранул не синхронизирована и нет надежного опорного напряжения, с которым можно было бы сравнить их сигнал.
Для сбора информации, внешний контроллер подает инициирующий радиосигнал, а затем последовательно обращается к каждой нейрогрануле и даёт команду на передачу данных со скоростью 10 Мбит/с. При такой схеме, информация с тысячи имплантов будет собрана за 100 миллисекунд.
Нейрогранулы разрабатываются с 2017 года, когда Университет Брауна получил грант на создание нейроинтерфейсов нового поколения. На данный момент в планах у ученых интегрировать чтение информации с нейронов и систему стимуляции. Но даже с этим дополнением нейрогранулы могут уменьшиться в десять раз и обеспечить менее травматичную имплантацию.
Источник: habr.com