A Universidade de Fudan desenvolveu o primeiro chip de interface cérebro-computador sem fio da China. Uma equipe de pesquisadores da universidade foi premiada com o “Prêmio de Melhor Artigo Estudantil”, ao apresentar o trabalho de Design de Chip de Interface Cérebro-Computador sem fio apresentado pelo laboratório de Brain-Like Chip and System-on-a-chip (SoC), na recente Conferência Internacional Anual do Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) sobre Circuitos e Sistemas.
O chip já realizou o processo de tape-out quatro vezes, é o primeiro chip de interface cérebro-computador sem fio da China. O sistema de interface cérebro-computador sem fio com ele como componente central está sendo testado por cientistas do cérebro em Xangai e espera-se que seja colocado em uso comercial no final deste ano.
Explorando a “Terra de Ninguém” da Ciência
Os chips de interface cérebro-computador são um ponto de pesquisa internacional no campo de circuitos integrados, e a empresa, Neuralink, fundada por Elon Musk, impulsionou a comercialização de tais chips.
Muitos mistérios do cérebro ainda não foram decifrados pelos seres humanos, e nos últimos anos, países e regiões como a China, os Estados Unidos e a Europa lançaram programas de ciência cerebral. Adquirir e analisar os sinais elétricos da atividade cerebral é um meio importante de estudar o cérebro, e o chip de interface cérebro-computador é o componente central dos instrumentos científicos relevantes.
O objetivo da equipe de pesquisa da Fudan é desenvolver um chip de interface cérebro-computador sem fio doméstico de 64 canais. O Dr. Liangjian Lu, o primeiro autor do trabalho que ganhou o “Prêmio de Melhor Artigo Estudantil”, afirmou que o cérebro é muito sensível a aumentos de temperatura, que geralmente não podem exceder 1 °C, enquanto o consumo de energia deste chip precisa ser muito baixo a fim de alcançar um período mais longo de transmissão de sinal sem fio. Além disso, o seu sinal deve ter capacidade de anti-interferência muito forte, pois o sinal elétrico da atividade cerebral é muito fraco, no processo de coleta necessita remover a influência de vários ruídos ambientais.
A fim de resolver uma série de problemas técnicos no projeto desse chip, Lu Liangjian, Ye Dawei e outros pesquisadores têm explorado novas arquiteturas de circuitos para o chip desde 2016. Neste campo, não existe um bom precedente internacional maduro, todos os pesquisadores do mundo estão explorando na “terra de ninguém”.
Transformando sinais eletroencefalograma (EEG, na sigla em inglês) de ratos em oscilograma
Este chip de interface cérebro-computador de 64 canais transmite dados sem fio a 54 megabits por segundo (Mbps), enquanto suporta carga de energia sem fio e transmissão de comandos usando a banda de 13,56 megahertz. Com uma bateria de 15 mAh e mantendo uma taxa de transmissão de 54 Mbps, este módulo de chip tem uma durabilidade de mais de 24 horas. A área total do chip é inferior a 16 mm², o volume do módulo é inferior a 3 cm³ e o peso total não excede 3 gramas, o que pode bem atender às necessidades de diferentes experimentos em organismos vivos.
Em um Laboratório chave da East China Normal University, foi mostrado a repórteres da Shanghai Observer alguns ratos com equipamentos com “chapéu de eletrodos”. Cada chapéu de eletrodo tem 64 eletrodos implantados no cérebro dos ratos, direcionando seus sinais para um módulo de chip de interface cérebro-computador. “Os sinais elétricos da atividade neuronal no cérebro são sinais analógicos, e este chip converte os sinais analógicos em sinais digitais para que o computador possa armazená-los e analisá-los”. Um dos pesquisadores da equipe, Lin Longnian, explicou que o chip é capaz de coletar 40.000 pontos de dados por segundo por canal, o que forma um gráfico da forma de onda do sinal elétrico dos neurônios ativos na tela do computador.
No segundo semestre deste ano, espera-se que o “sistema de registro de atividade cerebral sem fio baseado em chips” seja colocado em uso comercial, tornando-se uma ferramenta poderosa para a ciência cerebral e a pesquisa cerebral na China.
A pesquisa científica do cérebro tem um importante valor científico e clínico. Seus resultados também podem ser aplicados à informática e outros campos, atualizando a inteligência artificial para a inteligência cerebral, permitindo a aprendizagem da máquina para analisar problemas.
(Organismo de experiência)
Fonte: Shanghai Observer; Página Oficial da Shanghai Municipal People’s Government
