Arsitektur Neuralink sebagai Teknologi Brain-Reading di Masa Depan

Salah satu fitur unggulan modul ini adalah mesin stimulasi 64 inti yang dapat merangsang seluruh 1024 saluran dengan bentuk gelombang arus sembarang pada kombinasi elektroda apa pun dalam modul perekaman 16 saluran. Kemampuan ini memungkinkan para peneliti dan ilmuwan untuk mempelajari aktivitas otak secara mendetail yang belum pernah terjadi sebelumnya, membuka peluang untuk wawasan dan penemuan baru. Dengan dilengkapi 16 inti mesin stimulasi, sistem mampu menghasilkan arus hingga 600µA dengan tegangan kepatuhan +/- 1,8V dan keteraturan 8-bit. Tingkat kontrol yang sangat presisi ini memfasilitasi pembangkitan gelombang dengan resolusi waktu hingga 7,8125µs, serta pemrograman berbagai parameter stimulasi lainnya seperti amplitudo arus, durasi pulsa, celah antar pulsa, dan frekuensi melalui tautan digital serial. Fitur canggih ini menjadikan modul mampu menstimulasi aktivitas otak dengan presisi tinggi untuk keperluan penelitian.

Neuralink berhasil mengembangkan System-on-a-Chip (SoC) yang sangat efisien dalam hal konsumsi daya. Dalam konfigurasi tipikal, termasuk seluruh sirkuit manajemen daya, digital, clock, dan driver I/O, SoC ini hanya mengonsumsi 24,7 mW daya. Efisiensi daya yang luar biasa dari SoC ini diimbangi dengan ukuran chip yang kompak, dengan total area chip per saluran hanya 0,02mm². Pencapaian ini menetapkan standar baru dalam hal kepadatan integrasi sirkuit. Desain SoC yang hemat daya namun memiliki kepadatan tinggi ini menjadi terobosan penting bagi perangkat brain-machine interface yang diimplan, memungkinkan operasi yang efisien dan kompak di dalam tubuh manusia.

Baterai

Perangkat N1 Neuralink dirancang untuk beroperasi terus-menerus menggunakan baterai yang dapat diisi ulang melalui transfer daya nirkabel. Namun, kondisi implantasi membawa tantangan khusus seperti tidak adanya magnet untuk penyelarasan, ketahanan terhadap gangguan, tingkat pengisian tinggi, dan keamanan suhu pada jaringan otak. Karena itu, mekanisme pengisian daya yang aman dan efektif memerlukan pertimbangan cermat. Saat ini, pengisi daya berbasis baterai aluminium dengan sirkuit penggerak dan koil jarak jauh berukuran 4 kali lipat digunakan untuk mengisi daya implan generasi terbaru. Koil jarak jauh yang dapat dilepas ini memiliki frekuensi peralihan yang ditingkatkan untuk meningkatkan kopling koil. Pengisi daya produksi ini telah diimplementasikan, termasuk untuk pengujian hewan di fasilitas Neuralink, menunjukkan kemajuan dalam mengatasi tantangan pengisian implant secara efisien dan aman.

Pengujian Chip N1 Neuralink

Chip N1 Neuralink, yang dikembangkan di bawah visi Elon Musk, telah melalui berbagai pengujian ketat untuk memastikan fungsionalitas dan keamanannya. Chip ini, yang terbungkus dalam biocompatible enclosurel, yang mengandung 1024 elektroda yang didistribusikan di sepanjang 64 ultra thin, Flexibel threads. Elektroda ini menangkap sinyal neural yang kemudian diproses oleh chip dan ditransmisikan secara nirkabel ke perangkat eksternal, di mana Aplikasi Neuralink menerjemahkan data menjadi perintah yang dapat dilakukan, seperti menggerakkan kursor di layar.

Sebelum uji coba manusia, chip N1 menjalani pengujian pra-klinis yang ketat. Ini termasuk pembuatan mikro untuk membuat array film tipis, pemotongan laser khusus untuk presisi komponen, dan pengujian umur dipercepat untuk mensimulasikan kondisi keras dan mengidentifikasi potensi mode kegagalan. Latihan bedah dilakukan untuk menyempurnakan prosedur implantasi, dan infrastruktur perawatan hewan khusus didirikan untuk memastikan perlakuan etis selama pengujian hewan (Neuralink) (Decrypt).

Implantasi manusia pertama dari chip N1 dilakukan pada seorang dewasa yang mengalami kelumpuhan sebagai bagian dari Studi PRIME, yang berfokus pada keselamatan dan fungsionalitas awal untuk memungkinkan individu quadriplegia mengontrol perangkat dengan pikiran mereka. Prosedur ini melibatkan penyisipan benang yang presisi menggunakan robot bedah khusus (Neuralink) (Decrypt).

Pengujian chip N1 Neuralink menunjukkan kemajuan yang signifikan, Tetapi ada beberapa kesenjangan yang perlu diatasi. Pengujian awal berfokus pada kemampuan chip untuk menangani 1024 elektroda, namun kemampuan SoC untuk menskalakan jumlah elektroda yang lebih tinggi belum sepenuhnya dieksplorasi. Uji jangka panjang pada manusia baru saja dimulai, penting untuk memastikan kinerja SoC tetap optimal tanpa degradasi setelah penggunaan yang lama. SoC harus mampu memproses data neural dalam waktu nyata tanpa latensi signifikan, namun pengujian pada aktivitas neural yang kompleks dan dinamis dalam kehidupan sehari-hari masih kurang. Selain itu, efisiensi energi penting untuk memastikan implantasi dapat berfungsi dalam jangka panjang tanpa sering memerlukan pengisian daya, dan pengujian konsumsi daya dalam berbagai kondisi operasional belum sepenuhnya dipublikasikan. Terakhir, keamanan data neural dari akses tidak sah atau penyalahgunaan perlu diuji lebih lanjut untuk memastikan data yang dikumpulkan oleh SoC aman dari ancaman cyber.

Implementasi Neuralink di dalam Kehidupan

Di bidang kesehatan, Neuralink telah diterapkan pada pasien yang mengalami gangguan saraf, seperti pada penderita epilepsi dan parkinson dengan tujuan untuk meningkatkan kualitas hidup pasien yang terkena gangguan neurologis. Epilepsi dapat diobati dengan Hardware Architecture for Low power BCIs (HALO). HALO sendiri adalah  sebuah arsitektur untuk Brain-Computer Interfaces atau BCIs yang dapat diimplan. Pada parkinson dapat diobati dengan stimulasi otak dalam Deep Brain Stimulation (DBS). DBS adalah jenis perangkat BMI yang memerlukan operasi untuk memasang kabel elektroda yang tipis di bagian otak yang bertanggung jawab atas gerakan yang tidak normal. Lalu, memasang generator impuls baterai (IPG) di perut atau tulang selangkangan.

Dalam peningkatan kehidupan manusia, Neuralink berpotensi untuk meningkatkan kemampuan kognitif dan fisik manusia. Ini termasuk meningkatkan memori, memungkinkan komunikasi langsung antara otak dan komputer, dan bahkan menambah persepsi sensorik yang dapat membantu segala pekerjaan manusia serta mengontrol kursor dan keyboard menggunakan pikiran.

Neuralink juga dapat diimplementasikan dalam pendeteksian kriminal di masa depan dengan tanda munculnya Brain-Chip-Interfaces (BCHIs) berpotensi berperan dalam deteksi kriminal dengan memberikan wawasan tentang proses saraf yang terkait dengan perilaku menipu, ingatan, atau respons emosional.