Antarmuka Otak‑Komputer Ultra‑Tipis yang Ditanam Memecahkan Rekor

Mayoritas orang di dunia berinteraksi dengan smartphone, PC, atau tablet mereka menggunakan antarmuka layar dan keyboard tradisional. Namun, mode komunikasi manusia‑mesin ini dapat menjadi usang dalam beberapa tahun mendatang karena tim insinyur dari berbagai institusi bergengsi telah berhasil menciptakan BCI miniatur yang dapat ditanamkan dengan potensi merevolusi beberapa pasar.

Penemuan mereka menggabungkan transceiver nirkabel, sistem daya canggih, modul kontrol digital, konverter data, dan beberapa komponen tambahan untuk memungkinkan komunikasi dua arah langsung ke otak yang sesungguhnya. Pengembangan ini menandai tonggak penting bagi BCI yang suatu hari dapat mengubah cara manusia dan mesin berinteraksi. Berikut yang perlu Anda ketahui.

Antarmuka Otak‑Komputer (BCI)

Antarmuka otak‑komputer telah berkembang pesat selama 50 tahun terakhir. Perangkat ini telah bertransformasi dari sensor sederhana yang dapat mendeteksi gelombang alfa menjadi sistem kompleks yang dapat menangkap dan mendekode sinyal otak secara real‑time.

Pertumbuhan teknologi BCI telah membuka pintu bagi beberapa perkembangan menarik, termasuk terobosan di bidang medis. Secara khusus, perangkat ini terbukti berguna dalam membantu mengobati orang dengan gangguan neurologis seperti epilepsi atau kelumpuhan. Akibatnya, para ilmuwan kini melihat teknologi ini sebagai sektor penting yang berpotensi membantu jutaan orang.

Masalah pada Antarmuka Otak‑Komputer (BCI) Saat Ini

Seperti yang dapat diperkirakan, kompleksitas teknologi yang signifikan diperlukan untuk menangkap dan menguraikan gelombang otak guna mengendalikan perangkat eksternal. Salah satu faktor utama yang membatasi teknologi ini adalah sifatnya yang rumit. Sampai baru‑baru ini, sistem AI belum mampu menguraikan gelombang ini secara akurat, sehingga tugas tersebut dilakukan oleh sistem komputasi tradisional.

Perangkat Keras yang Membebani Membatasi BCI Saat Ini

Meskipun teknologi mulai mencapai kemampuan ini, perangkat tersebut tetap besar, tidak nyaman, dan tidak praktis bagi pengguna. Sistem paling canggih saat ini memerlukan kanister implan besar untuk menampung sebagian besar elektronik. Penyimpanan ini harus ditanamkan di tengkorak atau di dada, dengan opsi yang terakhir memerlukan kabel tambahan.

Mengapa BCI Saat Ini Tidak Dapat Diskalakan

Berbagai kendala manufaktur telah membuat produksi massal perangkat ini tidak mungkin. Pertama, biaya dan presisi yang diperlukan untuk membuat perangkat ini dalam skala besar belum tersedia. Selain itu, desain modern tidak dirancang untuk mendukung produksi skala besar, sehingga mereka menggunakan metode dan komponen yang tidak masuk akal.

Studi Antarmuka Otak‑Komputer: Di Dalam Implan BISC

Menyadari keterbatasan ini sebagai hambatan utama untuk mencapai potensi sejati BCI, tim insinyur dari Columbia University, New York‑Presbyterian Hospital, Stanford University, dan University of Pennsylvania memulai upaya memperbaiki masalah tersebut dan membuka era baru kontrol manusia‑mesin.

Studi¹, berjudul ‘A wireless subdural-contained brain–computer interface with 65,536 electrodes and 1,024 channels’, dipublikasikan di Nature Electronics yang memikirkan kembali seluruh pendekatan dari dasar. Kreasi mereka mencapai kinerja tak tertandingi yang setara dengan peningkatan berorde magnitudo dibandingkan versi sebelumnya, semuanya dari implan neural nirkabel ultra‑tipis yang sangat kecil.

Sistem Antarmuka Biologis ke Korteks (BISC)

Penemuan mereka, yang disebut Biological Interface System to Cortex (BISC), menampilkan desain sirkuit terintegrasi metal‑oxide‑semiconductor (CMOS) satu chip yang disederhanakan. Ukurannya yang sangat kecil, hanya 50 μm tebal dan 3 mm³, menjadikannya 1/1000 volume implan standar saat ini, atau kira‑kira setebal rambut manusia.

Sumber – Science Daily

Desain tipis ini memungkinkannya ditempatkan langsung di antara otak dan tengkorak. Di dalam perangkat kecil ini terdapat banyak teknologi canggih yang dapat menyediakan daya komputasi intens. Daya komputasi ini diperlukan untuk menangkap gelombang otak dan mengirimnya ke sistem AI canggih yang mengendalikan proses.

Model AI

Para insinyur membangun atas dasar puluhan tahun ilmu neurologi dan gelombang otak untuk menciptakan model AI yang efektif dalam mendaftarkan, mengirim, dan menerima gelombang otak. Sistem AI dapat mendekode tugas spesifik, termasuk gerakan, niat, dan persepsi. Sistem ini melakukannya melalui penggunaan perangkat lunak khusus dan sensor yang dirancang untuk berinteraksi dengan sistem AI.

Elektroda

Untuk memungkinkan konektivitas otak yang sesungguhnya, BISC beroperasi sebagai perangkat mikro‑electrocorticography (µECoG). Sistem ini menggunakan 65.536 elektroda, 1.024 saluran perekaman, dan 16.384 saluran stimulasi untuk menghasilkan rekaman berbandwidth tinggi dari gelombang otak secara real‑time.

Rekaman tersebut kemudian dikirim ke sistem AI canggih. Sistem ini menggabungkan algoritma pembelajaran mesin dan pembelajaran mendalam, memungkinkan mereka menginterpretasikan sinyal kompleks. Secara khusus, pekerjaan ini dibangun di atas penelitian komputasi dan neuroscience sistem sebelumnya yang dilakukan oleh penulis kontributor, Dr. Tolias dan Bijan Pesaran.

Tautan Nirkabel

Stasiun relay yang dipakai oleh pasien memungkinkan komunikasi berkecepatan tinggi dengan perangkat yang ditanamkan. Karena perangkat yang ditanamkan berkomunikasi langsung dengan otak, ia kemudian menyiarkan sinyal ke stasiun relay. Stasiun relay yang dapat dipakai berkomunikasi dengan implan melalui tautan radio ultrawideband (UWB) khusus yang mencapai sekitar 100 Mbps dan kemudian menampilkannya secara eksternal sebagai perangkat Wi‑Fi 802.11 standar.

Bagaimana Antarmuka Otak‑Komputer Dibangun

Implan BISC diproduksi menggunakan mesin dan peralatan yang mudah diakses, memastikan produksi skala besar memungkinkan. Secara khusus, perangkat ini memanfaatkan teknologi Bipolar‑CMOS‑DMOS (BCD) 0,13 μm milik TSMC. Pendekatan ini memungkinkan mereka mengurangi ukuran dan faktor bentuk perangkat dengan menggabungkan beberapa teknologi semikonduktor menjadi satu chip untuk menghasilkan sirkuit terintegrasi sinyal campuran (IC).

Strategi ini menguntungkan karena memungkinkan sistem menerima logika langsung dari CMOS serta fungsi analog bertegangan tinggi. Selain itu, strategi ini memungkinkan perangkat beroperasi dengan efisiensi lebih tinggi menggunakan transistor DMOS.

Uji Antarmuka Otak‑Komputer

Tim membangun perangkat demo dan melakukan beberapa pengujian untuk menguji teori mereka. Untuk menyelesaikan aspek bedah pada fase pengujian, tim bekerja sama dengan Youngerman di NewYork‑Presbyterian/Columbia University Irving Medical Center. Bersama‑sama, mereka mengembangkan strategi transplantasi yang aman dan minimally invasif yang memungkinkan mereka menguji perangkat dalam setting bedah nyata.

Proses tersebut melibatkan pembuatan sayatan kecil dan menyelipkan perangkat di antara otak dan bagian atas tengkorak. Desainnya yang fleksibel dan setipis kertas membuat proses jauh lebih mudah dibandingkan metode tradisional. Selain itu, karena tidak ada komponen atau kabel yang menembus otak, proses ini jauh lebih aman.

Hasil Uji Antarmuka Otak‑Komputer

Pengujian menunjukkan kemampuan sejati sistem karena mampu menangkap rekaman berkecepatan tinggi langsung dari otak. Sistem menunjukkan kinerja stabil dan tidak menunjukkan reaktivitas jaringan negatif secara langsung, yang berarti cocok untuk digunakan dalam skenario medis yang memerlukan implan jangka panjang.

Manfaat Antarmuka Otak‑Komputer BISC

Gesek untuk menggulir →

Aplikasi BCI Dunia Nyata dan Garis Waktu

Ada beberapa aplikasi untuk komputer antarmuka otak. Perangkat ini akan membantu meningkatkan kehidupan jutaan orang yang menderita penyakit neurologis yang melemahkan. Penyakit seperti epilepsi, kelumpuhan, kejang, kehilangan kemampuan motorik, kehilangan bicara, dan kebutaan dapat tiba‑tiba memiliki opsi pengobatan baru.

Teknologi ini juga akan membantu mereka yang memerlukan prostetik akibat kehilangan anggota tubuh. Sistem akan memungkinkan komunikasi tanpa hambatan dan bahkan dapat digunakan untuk memberikan umpan balik real‑time kepada pemakainya, menciptakan perawatan yang jauh lebih memuaskan.

Garis Waktu

Produk ini dapat masuk ke sektor medis dalam 5 tahun ke depan. Tidak seperti pendahulunya, kelompok ini telah mempercepat uji klinisnya dengan studi intra‑operatif jangka pendek pada pasien manusia yang sudah berlangsung. Oleh karena itu, Anda dapat mengharapkan lebih banyak terobosan terkait teknologi ini.

Peneliti Antarmuka Otak‑Komputer

Studi BISC menggabungkan beberapa aspek dari berbagai institusi bergengsi. Secara khusus, studi ini memanfaatkan keahlian mikroelektronika Columbia, University of Pennsylvania, dan program neuroscience Stanford. Selain itu, studi ini menggunakan kemampuan bedah NewYork‑Presbyterian/Columbia University Irving Medical Center. Tim memperoleh pendanaan dari hibah National Institutes of Health dan program Neural Engineering System Design dari Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Pendanaan ini memungkinkan tim mempercepat penelitian dan memvalidasi hasil.

Masa Depan Antarmuka Otak‑Komputer Ultra‑Tipis

Masa depan teknologi ini tampak cerah. Para insinyur telah menyatakan minat untuk meningkatkan efektivitas model AI dan melakukan uji coba manusia secara lengkap. Selain itu, tim akan mencari kemitraan untuk membantu mendanai proyek dan mengamankan kontrak industri untuk memproduksi perangkat.

Antarmuka Otak‑Komputer | Kesimpulan

Studi Antarmuka Otak‑Komputer membuka pintu menuju masa depan fiksi ilmiah di mana komputer dikendalikan hanya dengan pikiran. Perangkat ini pertama kali akan masuk ke publik melalui perawatan medis. Namun, tidak akan lama sebelum Anda dapat mengobrol mendalam dengan smartphone tanpa menggerakkan bibir.

Apa pendapat Anda tentang perangkat BCI ini? Apakah Anda bersedia memakainya? Suka, komentar, dan bagikan artikel ini, serta klik di sini untuk mempelajari teknologi komputer keren lainnya.

Berinvestasi dalam Pengembangan Antarmuka Otak‑Komputer

Ada banyak perusahaan yang terlibat dalam sektor BCI, membayangkan masa depan di mana pikiran melakukan pekerjaan berat. Sementara startup BCI murni sering tetap privat, investor dapat melihat ke perusahaan teknologi medis yang mapan yang menyediakan infrastruktur bedah kritis yang diperlukan untuk menanamkan perangkat ini. Berikut satu perusahaan yang memfasilitasi neurobedah kompleks yang dibutuhkan untuk generasi berikutnya dari antarmuka otak.

Integra Lifesciences

Integra Lifesciences memasuki pasar pada tahun 1989. Pendiriannya, Richard Caruso, ingin menyediakan akses lebih luas ke perawatan neurologis. Pendekatan ini mendapat dukungan kuat berkat kombinasi perawatan yang membantu dan respons positif investor. Secara khusus, Integra Lifesciences go public pada tahun 1995.

Pada tahun 2007, perusahaan merilis modul perangkat lunak pemetaan otak NeuroSight Arc yang ditingkatkan untuk sistem OmniSight EXcel-nya, yang digunakan untuk merencanakan prosedur penyakit Parkinson dan gangguan gerakan lainnya. Dari sana, perusahaan terus memperluas portofolio produk neurobedahnya. Pada tahun 2017, perusahaan mengakuisisi Codman Neurosurgery dari Johnson & Johnson (JNJ ) senilai $1,045 Miliar.

Manuver ini memperluas jangkauan perusahaan dan memungkinkannya menyediakan produk yang lebih canggih. Mereka yang ingin mengakses bidang MedTech sebaiknya melakukan riset lebih lanjut tentang Integra Lifesciences.

Berita Saham dan Kinerja Terbaru Integra Lifesciences (IART)

Referensi

^{1. Jung, T., Zeng, N., Fabbri, J.D. et al. A wireless subdural-contained brain–computer interface with 65,536 electrodes and 1,024 channels. Nat Electron (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-025-01509-9}