Shrnutí nové prezentace Neuralinku, 3. část: Testy mozkového implantátu

Vítejte u třetí části shrnutí prezentace pokroku Neuralinku z prosince minulého roku. V prvním dílu jsme se věnovali tomu, o čem mluvili Elon Musk a DJ Seo. Ve druhém pak novinkám ve vývoji hardwaru.

Dnes se podíváme na informace o tom, jak Neuralink svá rozhraní testuje. Inženýři firmy z tohoto důvodu stvořili vskutku zajímavá zařízení, která testují jednotlivé podsystémy nebo simulují a urychlují opotřebovávání implantátu v biologické tkáni.

Testy komponentů implantátu

O testech mluvil Julian, vedoucí týmu, který vyvíjí takzvaný embedded software, neboli firmware či operační systém implantátu.

Mluvil o tom, že v začátcích měl Neuralink jen malou výrobní linku, ve které produkoval implantáty. Pokud tehdy nějaký programátor nebo technik potřeboval určitá data z konkrétní verze implantátu, musel prostě vzít svůj notebook, jít do místnosti s hardwarem a připojit se k danému zařízení. Cílem Neuralinku však je vytvořit ultra bezpečný a ultra spolehlivý implantát. Proto bylo potřeba navýšit výrobní kapacitu, dramaticky vylepšit možnosti testování zařízení a umožnit jednoduchý sběr potřebných dat z jakékoliv verze implantátu.

Nejprve bylo nutné přidat do výrobního procesu celou sestavu povýrobních akceptačních testů. Ty kontrolují správnou funkci všech komponentů bezprostředně po jejich vyrobení. Po akceptačních testech a sestavení celého implantátu následují další tři oblasti testování:

• benchtop testing čili komplexní testy softwaru a hledání takzvaných bugů (chyb)
• testy při urychleném životním cyklu
• biologické testy čili testy na pokusných zvířatech (momentálně to jsou prasata, ovce a makakové)

Data ze všech vykonávaných testů jsou nepřetržitě shromažďována a prezentována ve firemní databázi. Technici a programátoři jich pak zpětně využívají pří vývoji nových verzí komponentů systému.

Implantát obsahuje malý mikroprocesor s firmwarem, který řídí celou řadu jeho operací. Každá jeho aktualizace musí být důkladně ověřena celou řadou různých testů. Zařízení po updatu softwaru prochází různými scénáři testujícími spotřebu energie, výkon v reálném čase, bezpečnostní systémy, mechanismy obnovy po detekci chyb a mnoho jiných.

V počátcích vývoje systémů pro testy komponentů rozhraní Neuralink k testům používal zařízení dostupná na trhu. Nicméně dostupné komponenty nesplňovaly technické požadavky a testy systémů se brzy staly úzkým hrdlem vývoje rozhraní. Hardwarové a softwarové týmy Neuralinku tak vyvinuly nový systém, který integruje všechny požadované komponenty do jediné základní desky. Každý z komponentů implantátu v jakékoliv verzi může být na tuto desku jednoduše připojen a otestován.

Tato architektura umožňuje velmi rychlý vývoj a paralelní testy různých prototypů hardwaru. Nový systém má pětinové náklady v porovnání s předchozím, zabírá pětinu prostoru a jeho výroba je velmi snadná. Umožňuje každému vývojáři mít na svém stole osobní testovací jednotku. Ty můžou být rovněž ve velkém počtu namontovány do standardního serverového racku.

Implantát pomocí různých senzorů nepřetržitě monitoruje všechny své funkce a ukládá tyto informace do paměti. Pokaždé když je pak v kontaktu s jedním z centrálních systémů monitoringu, předá mu nashromážděná data. Například monitorování vlhkosti uvnitř implantátu poskytuje přehled o integritě jeho pouzdra. To vše se děje automaticky bez jakéhokoli zásahu a podává nepřetržitý proud informací o kvalitě každého testovaného zařízení. Navíc je možné si kdykoliv tato data zobrazit, například z důvodu vyšetření původu anomálií různého typu, což pak velmi pomáhá při řešení problémů.

Zachycování neuronových signálů dobré kvality vyžaduje neporušené elektrody s nízkou impedancí. Monitoring impedance elektrod je proto velmi důležitý a má v implantátu vyhrazenu speciální elektroniku. U starších zařízení provedení impedančního testu na 1024 kanálech/elektrodách trvalo čtyři hodiny. Dnes je to 20 sekund. Tyto testy můžou být prováděny prakticky nepřetržitě a jejich výsledky v čase podávají dokonalý obraz vztahu mezi elektronikou a biologickou tkání.

Akcelerace životního cyklu implantátu

Další ze zaměstnanců Neuralinku, Josh z Brain Interface Teamu, představil systém urychleného testování implantátů, který vyvíjí se svými kolegy.

V předchozí části byla řeč o testování jednotlivých elektronických subsystémů implantátu, ale co testy celého zařízení? To musí po celá léta bezchybně fungovat v biologické tkáni. Neuralink proto vyvinul zmíněný systém akcelerace životního cyklu implantátu. Ten pomáhá detekovat vady implantátů, které by se ve tkáni projevily teprve po dlouhé době. Umožňuje to rychlejší vývoj dokonalejších implantátů a omezuje potřebu provádění testů na zvířatech.

Jak tedy systém funguje? Na základní úrovni jde o tři věci:

• napodobení vnitřní chemie mozkové tkáně
• urychlení chemických interakcí s implantáty
• agresivní zacyklení elektroniky implantátu

Aktuální testovací systém je schopen urychlit životní cyklus implantátu až čtyřikrát. To znamená, že každý den, který implantáty stráví v urychlovacím systému, se rovná nejméně čtyřem dnům in vivo (v tkáni). Podle Joshe, který na vývoji systému pracoval, byla jednou z největších výzev vlhkost pronikající do implantátů.

První verzi systému inženýři Neuralinku začali konstruovat na začátku roku 2020, v době kdy vypukla pandemie COVID-19 a začaly lockdowny. Tým vývojářů tedy musel být hodně kreativní. První prototyp vypadal ještě dost nedotaženě a vznikal v bytě jednoho z nich. I tak to byl dobrý začátek, díky kterému Neuralink mohl začít testovat aparáty a zároveň vyvíjet další verze „urychlovače“. Začal také vyšetřovat důvody prvních selhání prototypů implantátů, což umožnilo zlepšení jejich dalších verzí.

Aktuálně Neuralink používá třetí generaci urychlovacího systému, který umožňuje testování mnoha implantátů najednou. Akcelerátory se integrují do standardního serverového racku (skříně) a mají centralizovaný systém řízení tekutin, což zapevňuje chemickou jednotnost všech nádob a omezuje provozní údržbu. Systém je v provozu poslední rok a půl a má za sebou už i slušnou porci různých problémů, protože i on samotný prochází stejně zrychleným opotřebováváním jako implantáty v něm.

Do jedné testovací nádoby může být umístěno 16 implantátů. Takových nádob se do jednoho racku vejde 6, čili najednou může být testováno až 96 implantátů v každé skříni.

Inženýři Neuralinku již vyvíjejí čtvrtou generaci akceleračního systému. Ta je diametrálně odlišná od té předchozí. Jde o design inspirovaný výpočetními servery s vysokou hustotou. V každém testovacím pouzdře je jeden implantát a pouzdra jsou vyměnitelná za provozu, bez vlivu na jiné jednotky. Do jedné police se vejde 20 pouzder s implantáty a do jednoho racku 19 takových polic. V jedné skříni tedy může být najednou testováno až 380 implantátů.

Nový systém tak umožní testy skutečně velkého množství zařízení a Neuralink díky tomu bude moci odhalit i velmi řídce vystupující vady a poruchy systému. Tým teď ještě pracuje dokonce i na tom, aby systém imitoval mikropohyby mozku a růst tkáně kolem implantovaných vláken. Testy tak budou ještě lépe napodobovat reálné prostředí a umožní úplnější a reprezentativnější zrychlené testování.

Předchozí články ze série Shrnutí nové prezentace Neuralinku:

• #1: Elon Musk by neurální rozhraní nechal implantovat sobě i svým dětem
• #2: Vývoj a optimalizace implantátu

Přispějte prosím na provoz webu ElonX, aby mohl nadále zůstat bez reklam. Podpořte nás pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už finančně přispěli. Děkujeme!