От неврологического лечения к более широкому применению: полупроводниковые технологии помогают декодировать и передавать электрические сигналы мозга.

Оценка потенциала рынка – порядка 20%

Первоначальный целевой рынок может быть ограничен по размеру, фокусируясь на пациентах, но ожидается его быстрый рост по мере выхода за рамки фундаментальных исследований и вступления в фазу клинических испытаний.

Оценка реализуемости – 65-70%

Неинвазивные ИМК уже находятся в процессе коммерциализации благодаря прогрессу в производительности сенсоров и вычислений. Ожидается, что инвазивные типы также будут коммерциализированы в ближайшие 5-7 лет, с растущим числом исследователей, объединяющих экспертизу как в здравоохранении, так и в области ИИ.

Принцип работы интерфейса «мозг-компьютер»

Мозг - самый сложный орган теле человека. Когда мы видим, слышим, воспринимаем и принимаем решения, наш мозг генерирует специфическую электрическую активность, известную как мозговые волны. Попытка связать эти мозговые волны с компьютерами, это и есть суть технологии интерфейса «мозг-компьютер» (ИМК). Эта инновация направлена на установление связи мыслей, заключенных в нашем сознании, с внешними сигналами и, наоборот, добиться влияния внешних сигналов на мозг. Это открывает большой потенциал, особенно для людей с параличом, сенсорными нарушениями или неврологическими расстройствами.

Исследования ИМК начались в 1970-х годах, а инвазивные (имплантируемые) технологии, такие как глубокая стимуляция мозга (DBS), уже используются для лечения эпилепсии. В рамках этого метода электрические импульсы подаются в определенные области мозга при возникновении судорог. С конца 2000-х годов как инвазивные, так и неинвазивные устройства ИМК продвинулись благодаря клиническим испытаниям.

В настоящее время в некоторых странах идут испытания инвазивных ИМК, задокументировано восстановление движения и коммуникации у парализованных пациентов. Также появляются новые методы имплантации, такие как сосудистый метод, для снижения хирургических рисков.

Неинвазивные ИМК, хотя и менее точные, более доступны и также развиваются. Технология на основе ЭЭГ (электроэнцефалографии) позволяет пользователям управлять роботизированными протезами, отслеживать уровень стресса и даже взаимодействовать с играми с помощью мозговых волн. Некоторые из этих устройств уже получили сертификаты FDA и коммерциализируются.

Хотя ИМК еще не стали мейнстримом, они быстро развиваются, их применение расширяется в здравоохранении, вспомогательных технологиях и развлечениях. Благодаря непрерывным прорывам, будущее, в котором мы взаимодействуем с машинами силой мысли, может быть ближе, чем кажется.

Передовые, специализированные и энергоэффективные полупроводники для ИМК

Концепция ИМК основана на использовании электродов для детекции сигналов мозга и электронных схем для связи между мозгом и внешними устройствами. Поскольку наши мозговые волны представляют собой огромный и чрезвычайно сложный поток данных, обработка этих данных от мозга требует передовых, сверхнизкопотребляющих AI-акселераторов, аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и усилителей. Это также важно для неинвазивных ИМК, где сигналы слабые и требуют точного усиления.

Для инвазивных ИМК, поскольку они часто имплантируются на длительное время, критически важно уменьшить их размер, тепловыделение и энергопотребление. Использование биосовместимых материалов и методов упаковки также необходимо для безопасности и функциональности внутри тела. Следовательно, может расти спрос на специализированные интегральные схемы (ASIC), разработанные специально для ИМК.

В связи с ростом спроса на обработку оцифрованных сигналов мозга с низкой задержкой может расти спрос на системы на кристалле (SoC), включающие AI-акселераторы и цифровые сигнальные процессоры (ЦСП/DSP). Эти чипы интерпретируют данные в намерения и действия, что формирует потребность в передовых чипах, способных обеспечивать высокую производительность с низкой задержкой.

Кроме того, передача сигналов мозга на внешние приемники требует использования чипов, обеспечивающих связь на коротких расстояниях, которые отличались бы низким потреблением энергии, таких как RFIC (радиочастотные интегральные схемы) или низкоэнергетический Bluetooth (BLE).

Последнее, но не менее важное: рынок ИМК также может увеличить спрос на устройства, которые действуют на основе сигналов мозга — такие как игровые контроллеры, мониторы и роботизированные протезы. Это может стимулировать спрос на сетевые чипы, графические процессоры (GPU), AI-акселераторы и SoC, которые могут обеспечивать как графические вычисления, так и обработку сигналов. Рынок передовых, специализированных и низкопотребляющих полупроводников может расти со временем, по мере расширения применения ИМК от медицинского использования до сфер здравоохранения и развлечений.

Прокладывая путь вперед

🔹 Приоритет безопасности: Поскольку ИМК обрабатывают высокочувствительные нейронные данные, технологии безопасности, вероятно, станут конкурентным преимуществом. Проектирование чипов должно интегрировать механизмы защиты данных на ранней стадии, определяя ключевые области защиты и включая возможности шифрования внутри SoC для предотвращения несанкционированного доступа.

🔹 Соответствие изменениям в регулировании: Инвазивные ИМК, которые предполагают прямую имплантацию в тело, требуют еще более тщательной проверки безопасности со стороны государственных органов. Это предполагает проектирование чипов, которые не только соответствуют регуляторным требованиям, таким как требования FDA, но и проходят строгие процессы валидации безопасности. Компании должны оставаться в курсе нормативных актов и оценивать их влияние на проектирование на уровне чипа для успешного выхода на рынок.

🔹 Обеспечение совместимости программного обеспечения: Бесшовная интеграция между аппаратным и программным обеспечением обязательна для приложений ИМК, чтобы обеспечить надежное взаимодействие с конечными устройствами и пользовательскими интерфейсами. Компаниям следует тесно сотрудничать с партнерами по экосистеме для улучшения интероперабельности от проектирования чипа до системной реализации.

по материалам отчета PwC Semiconductor and Beyond

--

За новостями наземного и спутникового телекома удобно следить в телеграм-канале abloud62. Региональные новости телекома, новости искусственного интеллекта и ЦОД вы найдете в канале abloudRealTime, новости микроэлектроники можно найти в моем канале RUSmicro, также подключайтесь к каналу Бойко про телеком ВКонтакте

теги: микроэлектроника горизонты технологий аналитика интерфейсы мозг-компьютер PwC Semiconductor and Beyond аналитика тренды прогнозы

--