Alpha Omega Engineering

„Alpha Omega” estas unu el la ĉefaj produktantoj de ekipaĵo kaj konsumeblaj materialoj por neŭrokirurgio kaj por neŭrofiziologiaj esploroj. Ĝi produktas klinikajn aparatojn, tial tiuj devas pasi atestadprocedurojn, inkluzive de FDA-atestado. Mi fieras, ke mi laboris en ĉi tiu kompanio kaj partoprenis en la evoluigo de la plej bonkvalitaj aparataroj kaj programaroj en la mondo, kiuj provizas al ni sciojn pri la funkciado de la cerbo kaj helpas pacientojn reveni al normala vivo.

Laborsperto

  • Pozicio: DSP-Programara Spertulo, Programisto de Enkorpigitaj Sistemoj.
  • Komencis en septembro 2019, finis en marto 2024.

La aparataro kolektis datumojn de la elektrodoj enmetitaj en la cerbo, filtris la datumojn, malbruigis ilin kaj sendis ilin al la komputilo de la neŭrokirurgo aŭ neŭrofiziologo, kie la uzantinterfaco montris la datumojn. La neŭrokirurgo decidis, ĉu plenumi stimuladon sur iu el la elektrodoj, kaj la aparataro ricevis ĉi tiun komandon, analizis ĝin kaj agordis la sistemon por la stimulado. Mi respondecis pri la programado de la aparataro.

„Incept” system
La sistemo „Incept”, bazita sur la unua generacio de „AlphaRS”. Subtenas 128 unikajn kontaktpunktojn; filtrado, malbruigo, ordigado kaj ŝablona kongruigo estas plenumataj sur la DSP. Bildkredito: Alpha Omega.

Mi partoprenis en pluraj projektoj, ĉefe disvolvante novajn neŭrosciencajn solvojn. Ĉi tie mi priskribos kelkajn defiojn, kiujn mi sukcese solvis.

„AlphaRS” sistemo.
La sistemo „AlphaRS”, kiu komencis venditigi en 2021.
Bildkredito: Alpha Omega.

Mia laboro pri evalugio de la sistemo „AlphaRS”

„AlphaRS”, — la nomo estas derevita de „Alpha [Omega] Recording System”, — estas unu el la plej progresintaj solvoj por neŭrofiziologiaj esploradoj. Ĝi estis vendita produkto, sed ankaŭ servis kiel bazo por pluraj generacioj de sistemoj, ĉiu adaptita al specifa tasko kaj plibonigita kun siaj unikaj avantaĝoj, do la kliento povis elekti tiun, kiu plej bone konvenas al li.

La sistemo „AlphaRS” estas malstreĉe bazita sur la kodo de „AlphaLab SNR”, la antaŭa generacio de neŭroscienca esplorsistemo provizita de „Alpha Omega”. Tamen, dum la procezo de adaptiĝo al la nova aparataro, la kodo estis signife ŝanĝita. Ekzemple, la DSP uzata en „SNR” havis nur tri kernojn, sed la DSP uzata en „AlphaRS” havas 8 kernojn kun pli alta frekvenco; sekve, ĉiu kerno en „AlphaRS” ricevis specifan taskon, — iuj kolektas datumojn de la elektrodoj, iuj rulas algoritmojn de malbruigo kaj filtrado, kaj iuj pakas la datumojn kaj sendas ilin al la komputilo de la kirurgo. La ŝarĝekvilibro estas atingita per distribuado de la datumoj ricevitaj de la elektrodoj inter pluraj kernoj.

Interesaj defioj, kiujn mi sukcese kompletigis dum laboro pri ĉi tiu projekto:

Reduktado de la starttempo de la aparataro „AlphaRS”

Realigo de la licenciga mekanismo

„AlphaRS Pro” sistemo.
La sistemo „AlphaRS Pro”, kiu komencis venditigi en 2024.
Bildkredito: Alpha Omega.

Mia laboro pri evalugio de la sistemo „AlphaRS Pro”

„AlphaRS Pro” estas la tria generacio en la familio „AlphaRS”. Ĝi subtenas 1024 kontaktpunktojn inter la neŭronoj kaj la elektrodoj, kio generas grandegan kvanton da datumoj, — vere, temas pri gigabajtoj por sekundo. Pro tio, la mekanismo por transdoni la kolektitajn datumojn per Eterreta-konekto jam ne estis farebla. Mi pritaksis la eblecon uzi Eterreta konekto kiu havas pli grandan bendolarĝon, sed la cifereca signal-procesoro uzata en „AlphaRS” ankaŭ atingis siajn limojn, kaj pri ĉefmemoro, kaj pri komputa povo, do la solvo devis esti trovita en tute alia dimensio.

Ni decidis apliki alian aliron: kolekti la datumojn en ekstera skatolo, kiel antaŭe; ciferecigi ilin per Analoga-al-Cifereca-konvertiloj, sed anstataŭ uzi la cifereca signal-procesoro — transdoni la datumojn rekte al la ĉefa komputilo de la neŭrokirurgo per Thunderbolt-konekto, kiu konektas la aparataron por datumkolektado en la ekstera skatolo rekte al la PCIe-buso de la ĉefa komputilo. Poste, per registriĝo de la aparataro en Windows® kun taŭga pelilo, la aparato por datumkolektado ricevas aliron al la memorkontrolilo de la komputilo, kaj ni povas uzi DMA por transdoni la kolektitajn datumojn. Per uzado de PCIe-konekto kun du linioj, ni eblas atingi bendolarĝon ĝis 40 Gb/s.

Skizo de la „AlphaRS Pro” sistemo.
Bildkredito: Alpha Omega.

La cetera prilaborado estas plenumata en aro da fadenoj sur la komputilo de la neŭrokirurgo, parte en la grafika karto, kaj duobla bufrado estas uzata por transdoni datumojn inter la pelilo kaj la uzantinterfaco (UI). La UI ricevas la datumojn el la ĉefmemoro, kiel antaŭe, — sed multe, multe pli da datumoj, — tiel ke la kvanto de necesaj ŝanĝoj en la UI estis reduktita al absoluta minimumo.

Interesaj defioj, kiujn mi sukcese kompletigis dum laboro pri ĉi tiu projekto:

Kreado de realtempa sistemo kiu estas funkcianta sub Windows®