Neuralink, sebuah perusahaan yang dikembangkan oleh Elon Musk, merupakan perusahaan Brain Machine Interface (BMI) yang memiliki terobosan dalam teknologi interaksi otak manusia dengan komputer dan perangkat elektronik lainnya secara langsung melalui pikiran. Dengan memasukkan elektroda atau sensor ke dalam otak, manusia dapat melakukan pertukaran informasi dua arah yang sangat menjanjikan.
Penelitian Neuralink berfokus pada pengembangan chip otak implan yang terbuat dari elektroda tipis yang dapat diimplan ke dalam otak manusia. Chip ini dirancang untuk menerjemahkan aktivitas saraf menjadi aktivitas komputasi dan sebaliknya, dengan tujuan akhir memungkinkan manusia untuk secara langsung berinteraksi dengan komputer hanya dengan menggunakan pikiran mereka.
Struktur Neuralink
Neuralink terdiri dari gold thin-film trace yang dienkapsulasi dalam substrat utama polimida dan dielektrik, dengan dua bagian utama, yaitu area sensor dan area thread. Array thin-film diproduksi dengan mikrofabrikasi wafer-level, memungkinkan pembuatan sepuluh perangkat dengan 3072 kontak elektroda di setiap wafer. Setiap array memiliki 48 atau 96 thread, masing-masing dengan 32 elektroda. Neuralink juga menggunakan metode flip-chip bonding mengikat chip terintegrasi ke kontak di area sensor. Desain thread dan elektroda mencakup lebih dari 20 konfigurasi berbeda, dengan dimensi thread berkisar dari 5 µm hingga 50 µm lebar dan ketebalan nominal 4-6 µm.
Perangkat terbaru saat ini, versi 0.9, memiliki 92 thread, masing-masing terdiri dari 32 elektroda yang menerima sinyal listrik otak dari 32 wilayah berbeda. Satu elektroda tunggal berukuran 20 nm bekerja sebagai reseptor sinyal listrik, menghasilkan 3072 saluran sinyal listrik analog yang dikonversi menjadi sinyal digital. Sinyal digital ini, dengan 20.000 sampel per detik, dapat ditulis ke disk eksternal secara bersamaan.
Data rekaman Neuralink dapat ditulis ke disk secara real-time bersama dengan pelacakan tindakan oleh perangkat pintar. Data ini juga dapat dikumpulkan dari laporan medis dan perangkat pasien, lalu disimpan di penyimpanan sekunder. Repositori data yang komprehensif diperlukan untuk mengumpulkan, menyimpan, dan mendistribusikan data, membantu dalam membangun model AI dan tujuan medis lainnya.
Perangkat Neuralink mendeteksi spike neural berdasarkan perilaku emosional, yang dapat digunakan untuk interpretasi perilaku manusia di masa depan. Data dari perangkat ini dapat dianalisis dengan algoritma pembelajaran mesin untuk mengembangkan emulasi kecerdasan manusia. Analisis jaringan neural manusia yang kompleks bisa diekspresikan dalam bentuk jaringan neural dalam menggunakan algoritma pembelajaran mesin.
Arsitektur Teknis Neuralink
N1 SoC (System-on-Chip) merupakan chip kustom yang dikembangkan oleh Neuralink khusus untuk sistem brain-machine interface (BMI) mereka. Chip ini merupakan ASIC (Application Specific Integrated Circuit) yang dioptimalkan untuk aplikasi BMI dengan nama singkatan N1 atau "Neural Interface Processor 1". ASIC pada sistem Neuralink berfungsi sebagai chip yang dirancang khusus untuk memproses sinyal otak dan berkomunikasi dengan komputer.
Perjalanan Neuron dari Analog ke digital
Ada 3 batu loncatan mendasar dalam perjalan neuron ini. Pertama pemrosesan analog lonjakan neuron (potensi aksi) dimulai dengan memperkuat dan memfilternya. Skenario yang ideal adalah satu piksel analog per elektroda sehingga kita dapat mengkonfigurasinya secara independen. Dengan demikian, pada SoC N1, terdapat 3.072 piksel analog dan masing-masing piksel ini menghabiskan sebagian besar ruang fisik pada chip. Hal lain yang perlu diperhatikan dengan “batu loncatan” ini adalah amplitudo biasanya kurang dari 10 mikrovolt. Oleh karena itu, ketika memperkuat sinyal, diperlukan penguatan sistem sebesar 43 dB hingga 60 dB untuk menempatkan sinyal dalam resolusi 10-bit ADC onboard (~ 1 mV).
Kedua adalah deteksi lonjakan otomatis, setelah sinyal diperkuat, sinyal tersebut diubah dan didigitalkan menjadi 0 dan 1 oleh konverter analog ke digital on-chip. Piksel analog dapat menangkap seluruh sampel sinyal saraf pada 20.000 sampel per detik dengan resolusi 10 bit yang menghasilkan lebih dari 200 megabit per detik data saraf untuk setiap saluran.
Ketiga adalah setiap saluran stimulasi (generasi potensi aksi). Batu loncatan terakhir untuk Neuralink adalah stimulasi elektroda. aat ini, chip N1 dapat menstimulasi salah satu elektrodanya dalam kelompok 64 buah secara bersamaan. Pengurangan bandwidth dari mesin kompresi dapat melebihi 1.000 kali lebih sedikit data.
Arsitektur Chip dan Fundamental Pipelines
