Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Bắc Kinh và Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc vừa công bố bước đột phá trong công nghệ y tế với việc phát triển một con chip nhớ có khả năng mô phỏng cấu trúc não phức tạp trong thời gian thực. Có kích thước chỉ 40 nanomet, con chip này tích hợp mạng lưới thần kinh nhân tạo vào phần cứng, cho phép tái tạo bề mặt gấp khúc của não bộ chỉ trong chưa đầy nửa giây.

Theo nhóm nghiên cứu, chip mới mà họ tạo ra nhanh hơn từ 50 đến 478 lần so với các hệ thống sử dụng bộ xử lý đồ họa (GPU) A100 của Nvidia cho cùng một tác vụ. Sự cải thiện này đến từ kiến trúc tính toán trong bộ nhớ, cho phép thực hiện lưu trữ dữ liệu và tính toán trong cùng một mảng bộ nhớ, từ đó giảm thiểu độ trễ do việc di chuyển dữ liệu giữa các bộ nhớ và bộ xử lý riêng biệt.

hay vì coi "sự trôi dạt độ dẫn" trong các điện trở nhớ thay đổi pha (Phase Change Memory - PCM) là một khuyết điểm, nhóm nghiên cứu đã tận dụng đặc tính này để thực hiện các phép tính động học thần kinh, giúp xử lý nhanh và tiết kiệm năng lượng. Chip được thiết kế nhằm giải quyết thách thức lâu năm trong lĩnh vực chụp ảnh não, nơi phần cứng thông thường không thể theo kịp lượng dữ liệu khổng lồ cần thiết để tái tạo bề mặt não.

Giáo sư Yang Yuchao, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết chip này có khả năng tái tạo chính xác cấu trúc vỏ não gấp khúc cho các ứng dụng y tế. Ông nhấn mạnh: "Bước đột phá này mở ra những khả năng mới cho giao diện não-máy tính cũng như việc chẩn đoán và điều trị các bệnh về não". Theo ông, công nghệ này có thể hỗ trợ trong việc định vị thần kinh trong phẫu thuật, sàng lọc sớm bệnh Alzheimer và can thiệp cá nhân hóa.
Chip mới mở đường chụp ảnh não lâm sàng nhanh hơn

Việc tái tạo các cấu trúc não phức tạp thường đòi hỏi các hệ thống máy tính mạnh mẽ và tốn nhiều thời gian, dẫn đến hạn chế khả năng ứng dụng trong các tình huống y tế cần xử lý nhanh chóng. Thiết kế mới của chip đã loại bỏ một trong những nút thắt cổ chai lớn nhất trong kiến trúc máy tính truyền thống, nơi bộ nhớ và bộ xử lý được tách biệt. Bằng cách kết hợp cả hai chức năng trên cùng một chip, hệ thống không chỉ giảm độ trễ mà còn tiết kiệm năng lượng.

Các nhà nghiên cứu từ Trung tâm nghiên cứu Jülich (Đức) đã so sánh phương pháp này với việc "xử lý sữa tươi tại trang trại bò sữa thay vì chuyển đến nhà máy", nhấn mạnh hiệu quả của việc thực hiện tính toán tại nơi dữ liệu được lưu trữ. Họ cho biết nền tảng này cung cấp "khả năng tính toán chính xác cao với độ trễ ở mức mili giây", mở ra con đường cho các ứng dụng thời gian thực trong hình ảnh lâm sàng, robot và trí tuệ nhân tạo. Công trình này có thể cho phép theo dõi bề mặt vỏ não theo thời gian thực trong quá trình phẫu thuật thần kinh và hỗ trợ quyết định lâm sàng.