นักวิจัยในสหรัฐฯ ได้เปิดตัว ระบบเชื่อมสมองเข้ากับคอมพิวเตอร์ หรือ Brain-Computer Interface (BCI) รุ่นใหม่ล่าสุดที่พัฒนาให้อยู่ในรูปแบบของ “ชิปชิ้นเดียว” ที่มีขนาดเล็กกว่าเดิมมาก แต่สามารถทำงานได้รวดเร็ว และทรงพลังกว่าระบบเดิมหลายเท่าตัวเลย
หัวใจสำคัญของชิปนี้คือ เป็นการสร้างช่องทางสื่อสารข้อมูลความเร็วสูงแบบไร้สาย ระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์โดยตรง ซึ่งความล้ำหน้าคือ ใช้เทคนิคการผ่าตัดที่ “รุกล้ำร่างกายน้อยที่สุด”
เทคโนโลยีนี้ไม่ได้แค่เปลี่ยนวิธีที่เราสั่งงานคอมพิวเตอร์ด้วยความคิดเท่านั้น แต่ยังเป็นความหวังใหม่ ในการรักษาโรคทางประสาทที่ซับซ้อน ทั้งอัมพาตจากสโตรก อาการไขสันหลังบาดเจ็บ โรคกล้ามเนื้ออ่อนแรง (ALS) ไปจนถึงการช่วยคืนการมองเห็นให้กับผู้พิการทางสายตา
ระบบเชื่อมต่อสมองสุดล้ำนี้ มีชื่อว่า BISC (Biological Interface System to Cortex) ซึ่งเป็นการผนึกกำลังกันของมหาวิทยาลัยชั้นนำระดับโลกอย่าง Columbia, NewYork-Presbyterian, Stanford และ University of Pennsylvania
งานวิจัยชิ้นนี้ ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารระดับโลกอย่าง Nature Electronics เมื่อวันที่ 8 ธันวาคม ที่ผ่านมา ซึ่งจุดเด่นที่ทำให้โลกตะลึงคือ การเปลี่ยนจากเครื่องมือขนาดใหญ่ให้เหลือเพียง “ชิปชิ้นเดียวที่บางเฉียบ”
ศาสตราจารย์ Ken Shepard เปรียบเทียบว่า ชิปมันบางเหมือนกับ “กระดาษทิชชู่เปียก” ทำให้สามารถสอดเข้าไปวางอยู่ระหว่างกะโหลก และผิวสมองได้โดยตรง โดยไม่ต้องเจาะลึกเข้าไปในเนื้อสมองเหมือนรุ่นเก่า
โดยระบบ BISC นี้ จะทำงานประสานกัน 3 ส่วน ได้แก่ ชิปจิ๋วที่ฝังในสมอง, อุปกรณ์สวมใส่ภายนอกที่ทำหน้าที่เป็นสถานีรับส่งสัญญาณ และซอฟต์แวร์อัจฉริยะที่คอยแปลผลความคิดให้กลายเป็นคำสั่งดิจิทัล
ชิป BISC คือ นวัตกรรมที่เข้ามาทำลายขีดจำกัดเดิม ๆ ของเทคโนโลยีเชื่อมต่อสมองอย่างสิ้นเชิง ด้วยขนาดที่จิ๋วเพียง 3 ลูกบาศก์มิลลิเมตร และบางเฉียบเพียง 50 ไมโครเมตร ซึ่งบางกว่าเส้นผมมนุษย์ แต่กลับบรรจุจุดรับสัญญาณอิเล็กโทรดได้มากถึง 65,536 จุด พร้อมทั้งบันทึกสัญญาณพร้อมกันได้ 1,024 ช่อง และกระตุ้นสมองได้ 16,384 ช่อง
ความเจ๋งคือ มันเป็นเทคโนโลยีแบบ µECoG ที่เน้นการแนบชิดไปกับผิวสมองโดย ไม่จำเป็นต้องเจาะทะลุเข้าไปในเนื้อสมอง ทำให้ลดการระคายเคืองและความเสี่ยงที่จะเกิดบาดแผลในระยะยาวได้ดีเยี่ยม
นอกจากนี้ ยังมาพร้อมกับระบบส่งข้อมูลไร้สายความเร็วสูงถึง 100 Mbps ซึ่งเร็วกว่าระบบเดิม ๆ อย่างน้อย 100 เท่า ช่วยให้การสื่อสารระหว่างความคิดมนุษย์และคอมพิวเตอร์ลื่นไหล และแม่นยำในระดับเสี้ยววินาที
Andreas Tolias จาก Stanford อธิบายว่า เทคโนโลยีนี้ ช่วยให้เรา “อ่านและเขียน” ข้อมูลลงในสมองได้โดยตรง เหมือนการต่อสายเคเบิลความเร็วสูงเข้ากับคอมพิวเตอร์ ซึ่งข้อมูลประสาทที่ไหลออกมา จะถูกส่งไปให้ระบบ Machine Learning และ Deep Learning คอยถอดรหัส เพื่อทำความเข้าใจ ทั้งความตั้งใจของผู้ใช้ ,การรับรู้ ไปจนถึงสภาวะทางอารมณ์ที่ซับซ้อน
สิ่งนี้ไม่ได้เป็นเพียงแค่การสั่งงานอุปกรณ์ภายนอกเท่านั้น แต่ยังเป็นการสร้างระบบรักษาอัจฉริยะ ที่สามารถปรับตัวตามสภาพสมอง เพื่อยับยั้งอาการเจ็บป่วย เช่น โรคลมชัก ได้โดยอัตโนมัติอีกด้วย
เบื้องหลังความจิ๋วแต่แจ๋วของชิป BISC คือ การใช้เทคโนโลยีการผลิตระดับโลกจาก TSMC ผู้ผลิตชิปให้ Apple และ NVIDIA โดยใช้กระบวนการที่เรียกว่า 0.13-μm BCD
ความพิเศษของเทคนิคนี้คือ การนำเอา 3 สุดยอดระบบ มารวมไว้บนชิปเพียงตัวเดียว ได้แก่ CMOS ที่ทำหน้าที่เป็นสมองกลประมวลผลข้อมูลดิจิทัล, Bipolar ที่ช่วยคุมสัญญาณให้แม่นยำ และ DMOS ที่จัดการเรื่องพลังงาน และแรงดันไฟฟ้าสูง ๆ ได้อย่างปลอดภัย
การรวมพลังเทคโนโลยีเหล่านี้ ทำให้ BISC กลายเป็นอุปกรณ์การแพทย์ขั้นสูงที่ทั้งฉลาด ทนทาน และสามารถส่งกระแสไฟฟ้ากระตุ้นสมองได้โดยไม่เกิดความร้อนสะสมที่เป็นอันตราย
ความสำเร็จของชิป BISC กำลังก้าวออกจากห้องทดลอง เข้าสู่การใช้งานจริงในโรงพยาบาลแล้ว
โดยทีมวิจัยได้ร่วมมือกับศัลยแพทย์มือหนึ่งจาก NewYork-Presbyterian/Columbia เพื่อออกแบบวิธีการผ่าตัดที่ปลอดภัยที่สุด ด้วยการเปิดแผลขนาดเล็กบนกะโหลกแล้วสอดชิปบางเฉียบเข้าไปวางใต้เยื่อหุ้มสมองเท่านั้น
ที่มา : columbia engineering