Изобразите в виде схемы взаимодействие мозг компьютер
Нейро-компьютерный интерфейс (НКИ) (называемый также прямой нейронный интерфейс, мозговой интерфейс, интерфейс «мозг — компьютер») – устройство или принцип работы, предназначенный для обеспечения односторонней или двухсторонней связи между мозгом и электронным устройством.
Другими словами, НКИ — это некоторый механизм, позволяющий управлять техникой с помощью " силы мысли". Исследования этой области начались в 1970-х годах в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). В середине 1990-х были разработаны устройства, которые позволили восстановить поврежденные функции слуха, зрения, а также утраченные двигательные навыки.
Одной из главных причин, по которой НКИ станет катализатором научно-технического прогресса, является широкая область применимости данной технологии.
Одно из самых перспективных направлений развития НКИ является медицина. НКИ позволит создавать протезы с высокой отзывчивостью, манипулировать подобного рода протезами можно будет наравне с здоровыми органами. Вопросами создания и имплантирования различных искусственных устройств для восстановления нарушений функций нервной системы и сенсорных органов занимается область неврологии – нейропротезирование. Самым распространенным нейропротезом является кохлеарный имплантат, который используется для компенсирования потери слуха некоторым пациентам с выраженной или тяжёлой степенью нейросенсорной (сенсоневральной) тугоухости.
Однако медицинские НКИ могут найти применение не только в медицине. На основе технологий нейропротезирования в последствии возможно создание систем управления гуманоидными роботами. Так, например, в 2000-ом году, исследовательской группе Мигеля Николесиса удалось воспроизвести движение передних конечностей обезьяны. Система работала в реальном времени и использовалась для управления роботом по средствам интернет соединения. На практике подобного рода роботы могут быть использованы при высокоточных работах, в местах, где прибывание человека невозможно. Так же, как и в случае с нейропротезами, НКИ позволит обеспечить более высокую точность и отзывчивость, что в значительной степени повысит эффективность работы оператора.
Развитие НКИ в сторону распознания мыслительных образов должно дать мощный толчек в развитии областей, связанных с моделированием и проектированием. НКИ позволит в значительной степени ускорить и упростить процесс создания моделей и чертежей. Ощутимый прогресс в данном направлении имеет группа NeuroG; группа занимается созданием алгоритмов для распознания зрительных образов, а 25 апреля 2011 года состоялась первая публичная демонстрация работы устройства по распознанию мыслительных образов. К сожалению, на тот момент, устройство распознавало только 4 изображения.
Следующий способ практического применения НКИ трудно отнести к какой либо конкретной области. Речь идет о хранении и передачи знаний и опыта. Развитие НКИ в данном направлении позволит сократить длительность обучения, а также позволит создавать продвинутые базы знаний, которые будут включать в себя опыт и знания других специалистов в данной предметной области. Сама возможность использования НКИ для передачи опыта была подтверждена Мигелем Николелисом и Михаилом Лебедевым с коллегами из отдела нейробиологи университета Дьюка (США). Ими была опубликована научная работа с описанием первого в мире интерфейса для передачи сигналов из мозга в мозг через интернет. В процессе эксперимента первая крыса (кодер) в университете Дюка осуществляла сенсомоторные задачи, требующие выбора из двух вариантов с использованием тактильных или визуальных стимулов. В процессе выполнения кодером задачи образцы мозговой активности передавались в соответствующие области мозга второй крысы (декодера) с помощью интракортикальных стимуляций (ICMS). При этом крыса-декодер физически находилась в Бразилии.
Так как работа НКИ связана с непосредственным воздействием на нервную систему человека, наиболее вероятным способом организации двусторонней связи человека с компьютером будет имплантирование модуля способного перехватывать, принимать (при необходимости обрабатывать) и передавать сигналы нервной системы.
Согласно опросу, проведенному в интернете, 72% опрошенных считают, что НКИ окажут положительное влияние на развитие науки-техники и жизни целом, 10% ответили отрицательно, 18% затруднились дать ответ на вопрос, однако на вопрос о согласии на имплантирование модуля, позволяющего использовать НКИ, положительно ответили только 35%, 24% ответили отказом, 32% затруднились дать ответ, 9% предложили свои варианты. В результате беседы с респондентами были выявлены основные причины, по которым люди затруднились ответить или дали отрицательный ответ:
Безусловно, одной из самых популярных тем в нейронауке стал интерфейс «мозг-компьютер». Или BCI (Brain-Computer Interface), как это принято называть не только за границей, но и у нас. Что же это такое? Давайте разберемся и заодно узнаем, какие новейшие достижения в этом направлении уже есть.
Мозг — это компьютер. Или как управлять своей жизнью. Часть первая.
Если представить, что мозг каждого человека – это мощнейший, но обычный компьютер, становится гораздо проще понять многие вещи.
Например, как он работает и как им управлять. Как устанавливать нужные программы и деактивировать вредные. Если описанные ниже идеи найдут у вас отклик, то вы сможете полностью контролировать свою жизнь и достигать любых целей.
Писалось это с целью сформулировать свои мысли в слова и поделиться ими с другими людьми. С бизнесом эта тема связана только в формате быстрого развития, становления принципов и т.п.
Фильтры
Со временем в жизни каждого человека устанавливаются ведущие программы – фильтры. Они дают нам жизненную позицию, принципы. Через них далее воспринимается вся входящая информация и устанавливается уже измененной этими фильтрами.
Как создаются фильтры – быстрый или подробный анализ какой-то ситуации и резюмирование – далее все подобное будет сразу же, без анализа, разобрано на основании когда-то проведенного анализа.
Еще вариант – кто-то очень уверенно и эмоционально что-то сказал. Папа сказал – все богатые воры. Сказал уверенно, ребенок решил – раз папа это сказал так, значит так и есть. Фильтр встал. Далее он видит богатого человека и знает что он вор – так проще, чем анализировать каждого. На автомате сработала программа.
Настоящий прорыв в интерфейсах «мозг-компьютер» случился в 2012 году, когда Джон Донахью опубликовал статью, где описывался случай полностью парализованной пациентки, которой вживили 96 электродов на «чипе» 4x4 мм. При помощи этих электродов женщина сумела натренировать протез так, что роботическая рука брала емкость с водой и подносила ее ко рту оператора.
Пожалуй, именно с этого и начался бум подобных разработок. Конечно же, их ждут и все люди, потерявшие способность двигаться, и люди, желающие управлять чем-либо без помощи рук (в скобках отметим, что на чемпионате профессий World Skills нейропилотирование — управление транспортным средством при помощи интерфейса «мозг-компьютер» — уже вошло в программу).
Принятие решений
Любой человек, принимая решение, думает, что делает это самостоятельно.
На самом деле, решение принимается в соответствии с приобретенным на протяжении всей его жизни «программным обеспечением».
Если для принятия решения нам не хватает информации – либо не поступало ранее, либо программы «за» и «против» имеют примерно одинаковое влияние, человек испытывает желание изучить вопрос или посоветоваться.
Далее он получает подтверждение одного из вариантов решения и «самостоятельно принимает решение».
Бывает и наоборот – совет или найденная информация запускают какую-то «спящую» программу и решение принимается в разрез с полученной информацией. Например, он находит остро негативный отзыв и подсознательное вспоминает, что когда-то он воспользовался подобной услугой, был крайне доволен, а после обнаружил чей-то подобный негативный отзыв, был в недоумении и сделал для себя вывод, что не всегда плохой отзыв – есть истина в последней инстанции.
В таком случае человек может принять решение обратное найденной информации и становится еще сложней проследить влияние программ, и решение все больше становится похожим на самостоятельно принятое и обдуманное.
В итоге мы получаем – любые действия человека, его результаты во всех областях жизни – семье, отношениях с другими людьми, лидерские качества, его накопления, статус в обществе, уровень заработка, машина, дом и т.д. – все это результат предустановленных программ.
И в теории можно даже предугадать его поведение на годы вперед. Хотя это довольно сложно – если бы существовало всего 3-5-50 программ, влияющих на поведение человека, то в теории можно было бы с точностью прогнозировать и свое поведение, и поведение других людей. Но программ тысячи, возможно миллионы, и вроде как остается только наблюдать за тем, что происходит, не имея возможности повлиять на результат. Становится немного грустно.
Недавние эксперименты учёных Гарвардского университета и инженеров Samsung по созданию нейроморфных чипов вновь напомнили о старой идее: можно ли соединить человеческий мозг и компьютер напрямую? Примерно как в классике киберпанка, «Нейроманте», «Матрице» и «Ghost in the Shell»: всовываешь в имплантированный разъём штекер, и заходишь в компьютерную сеть мозгом, без посредства глаз и пальцев. Откуда скачиваешь, скажем, умение ездить на скейтборде и разговаривать на языке маори.
Два с половиной года тому назад мы с Полиной Нескучной тоже заинтересовались вопросом хотя бы теоретической возможности выучить кун-фу или управление вертолётом, загрузив его «прямо в мозг». Поэтому взяли для портала Warhead.su интервью о перспективах нейроинтерфейсов, brain-computer interface (BCI): у молекулярного биолога Ирины Якутенко, нейробиолога Светланы Ястребовой, и когнитивиста, популяризатора науки Аси Казанцевой. С ним можно ознакомиться по ссылке тут.
Ну а я вкратце перескажу то, к каким выводам тогда пришли специалисты – и добавлю некоторое количество появившейся с тех пор новой информации.
Пока что выводы эти, прямо скажем, не очень утешительные.
Да, и человеческий мозг, и компьютерное устройство – это вычислительные системы, но организованы они совершенно разным образом. Живой мозг человека – аналоговый компьютер, выстроенный на запредельно сложной системе связей десятков миллиардов нейронов.
Он организован принципиально иначе, нежели классическое «цифровое» компьютерное устройство, работающее с помощью созданных людьми программных кодов, принципиально понимаемых и воспроизводимых даже в случае весьма кривого и причудливого написания.
Как именно организовано записывание, хранение и обработка информации в живой нейросети в наших головах — мы до сих пор имеем очень смутное представление. Да, какие-то общие данные об активности зон мозга при определённой деятельности, научении и воспроизведении навыков, можно «снять» посредством МРТ, шапочек из фольги с электродами, электроэнцефалограмм. Да, уже есть понимание, что моторные и когнитивные навыки записываются по-разному.
Но, до понимания того, в каких именно группах нейронов записывается информация, как именно она кодируется и считывается — пока что очень далеко. Мы не имеем представления о том, что именно и куда подключать, и в каком формате это считывать или передавать.
Хуже того, степень сложности информационной системы внутри нашего черепа такова, что невозможность «вскрытия» её работы может носить фундаментальный характер. Между десятками миллиардов нейронов мозга – триллионы связей. Каждый человеческий мозг, даже очень тупого человека — это нейросеть поразительной сложности.
А ведь даже созданные учёными и инженерами искусственные нейросети до сих пор в значительной степени остаются «чёрными ящиками». Да, мы приблизительно понимаем логику их работы, мы можем с той или иной вероятностью предугадать, что получим на выходе, как она будет действовать — но у нас нет точного понимания, что именно происходит между вводом в неё информации и тем, что получаем на выходе.
Происходящие в сколько-то серьёзной искусственной нейросети процессы крайне сложны, хаотичны, непредсказуемы. Да, базовый уровень того, как это работает на элементарных шагах, на уровне обмена информацией между слоями вполне понятен — но дальше начинается обвальное нарастание сложности процессов. Для их точного анализа и воспроизведения в классической «цифре» нужны огромные вычислительные мощности. Проблемой оказывается даже банально отследить и зафиксировать всё происходящее.
В случае с человеческим мозгом проблема оказывается сложнее на многие порядки. Рано или поздно мы, скорее всего, даже сможем создать полную искусственную модель человеческого мозга, и она даже будет работать… но, если судить на основе имеющихся сейчас данных и представлений о процессах, это вряд ли поможет нам понять, как именно она при этом функционирует.
После понимания этого к концу 2010-х зашли в некоторый тупик амбициозные проекты: Blue Brain Project от IBM и технического института Лозанны с суперкомпьютером Magerit; американская федеральная BRAIN Initiative с участием DARPA и IARPA, Human Brain Project от швейцарцев и ЕС. Хотя последний ещё на старте закладывал на каждый год выработку 300 эксабайтов (миллионов терабайтов) новой информации.
Хуже того: есть основания полагать, что обработка и кодирование информации в мозгу разных людей могут очень сильно отличаться. То, что будет справедливо и работать для одного человека, для другого даст совсем другой эффект или не даст никакого.
Да, очень активно развиваются разработки в области прямого сопряжения нервной системы с машинами. Американцы из Cyberkinetics сопрягали нейроны мозга с протезами через систему BrainGate уже в 2004 году. В начале этого года европейским учёным удалось передать изображение обезьяне прямо в мозг по электродам.
Но в этом и подобных случаях речь идёт либо о моторных функциях, управлении нервными импульсами манипуляторами, протезами и так далее; либо о сенсорных — скажем, об искусственных системах зрения. Но даже в этом случае многое в сопряжении электродов и нейронов оказывается индивидуальным для каждого конкретного человека.
А ведь в этом случае мы хотя бы имеем понимание, что и к каким нервным цепочкам нужно подключать, или как считывать активность зон мозга в более продвинутых вариантах. В случае прямого сопряжения мозга с компьютером для обмена структурированной информацией даже на этот вопрос мы ответить не можем даже приблизительно. Хуже того, барьер между привычными нам машинными кодами и «кодами» биологической нейросети человеческого мозга может оказаться фундаментально непреодолимым.
Что же касается обучения вождению вертолёта за пару секунд — такое упирается не только в вопрос сопряжения, но и в вопрос биологии. Нейронные связи, формируемые при освоении новой информации, нужно банально вырастить на клеточном уровне. Что требует не слишком большого, но всё же времени.
И это ещё не учитывая того, что на нейронные взаимосвязи в мозгу «завязана» в огромной степени ещё и наша эмоциональная сфера. Даже если гипотетически допустить, что люди научились грузить информацию из компьютера прямо в свой мозг — такое вмешательство извне может сопровождаться настолько причудливыми и непредсказуемыми последствиями для сложнейшей и глубоко взаимосвязанной системы мозга, что галлюцинации на фоне паранойи с биполяркой могут оказаться ещё лёгкими «побочками».
С тех пор, как мы брали то интервью, появился ряд новостей в продолжение этой темы. К примеру, в июле 2019-го Илон Маск объявил, что его проект Neuralink таки сумел подключить машину к мозгу. Речь шла о вживлении в мозг очень полимерных «нитей» толщиной в 4 микрометра, аккуратно обходивших при внедрении кровеносные сосуды с помощью специально разработанного робота. Данные с «нитей» идут на чип, откуда они уже снимаются через USB-C.
Эти исследования Neuralink продолжает и развивает по сей день, и традиционно Илон Маск обещает фундаментальные прорывы. Ну а пока что на повестке — модные и стильные нейроимпланты с управлением через Bluetooth, усовершенствованные чипы Link с индуктивной подзарядкой, и продвинутые хирургические роботы — которую нашпигуют ваш мозг полимерными проводами так быстро и аккуратно, что в тот же день вас уже смогут выписать домой ходячим киберпанком.
Однако по сути наработки Neuralink также касаются именно моторных и сенсорных функций. Сопряжения нейронов, отвечающих за приём информации от органов чувств и передачу импульсов на мышцы, с электродами машин, напрямую или посредством «увязки» активности определённых групп нейронов с определёнными же действиями.
Это очень важное и перспективное направление, оно может как минимум помочь многим миллионам людей, имеющих проблемы со здоровьем — но всё же оно не является Тем Самым прямым сопряжением мозга с машиной на уровне передачи структурированной информации, а не моторных или сенсорных импульсов. Это, в общем и целом, всё ещё условные «электроды» — хотя Neuralink удалось на этом направлении добиться заметных успехов и прорывов в технических решениях.
Сюда же относятся и рекламируемые сейчас Neuralink и их конкурентами из Synchron наработки в области «прямого управления компьютером через мозг»: по сути, это тоже скорее маркетинговый трюк вокруг уже понятной технологии, а не фундаментальные прорывы. Человек не получает информации «прямо в мозг» через электроды, он смотрит на дисплей и работает с информацией на нём примерно так же, как действовал бы посредством клавиатуры, мыши и сенсорного экрана.
Впрочем, попытки создать интегральные схемы по преобразованиям импульсов нейронов мозга в бинарный код компанией Маска предпринимались — но как раз они имели крайне сомнительные успехи, и также упёрлись в необходимость обработки огромных объёмов данных. К тому же Neuralink сотрясают внутренние конфликты, и ряд ведущих учёных покинули проект уже к лету 2020-го.
Впрочем, с другой стороны, история науки знает немало поразительных прорывов и открытий. Ещё на памяти наших дедов и бабушек немыслимые вещи стали научным мейнстримом или даже прочно вошли в наш быт.
За прошедшие пару лет активное использование и изучение нейросетей существенно улучшили понимание того, как они работают с графической, текстовой и звуковой информацией при её анализе и генерации. Эти наработки по распознаванию и созданию образов уже вовсю используются на практике, нарабатывается огромный практический опыт – а ведь то, как нейросети работают с информацией, достаточно сходно с тем, что делает человеческий мозг.
Мы всё ещё крайне далеки от того, чтобы через сколь угодно продвинутые электроды прочитать чьи-то мысли или загрузить себе в голову всего «Гарри Поттера». На пути к этому стоят не только технические сложности и нехватка знаний, но и проблемы фундаментального характера.
И всё же совсем отрицать шансы человечества на полноценные нейроинтерфейсы где-нибудь в XXII или XXIII веке вряд ли стоит.
Как это работает?
Для того чтобы «управление силой мысли» (как часто в прессе называют BCI) стало возможным, ученым сначала нужно было сделать несколько открытий. И, во-первых, выяснить, что наш мозг во время своей работы обладает электрической активностью.
Сам этот факт зафиксировал еще в далеком 1875 году англичанин Ричард Катон. Однако нужно было научиться эту активность регистрировать. Первый шаг сделал киевлянин Владимир Правдич-Нейминский, который сумел в 1912 году записать активность мозга у собаки. Правда, с открытого мозга, не через череп.
Классической электроэнцефалографии пришлось ждать еще 12 лет. В 1924 году немец Ханс Бергер записал первую в мире ЭЭГ и открыл альфа- и бета-ритмы мозга. Тогда же появились электроды, которые крепятся к коже, а не вводятся непосредственно в мозг. Правда, признания этого метода пришлось ждать долго. Только вмешательство Нобелевского лауреата, сэра Дугласа Эдриана, повторившего все эксперименты Бергера, заставило признать ЭЭГ во всем мире.
Затем нужно было понять, что можно научиться менять параметры ЭЭГ (как и другие параметры организма). И не только человек на это способен — в одном из экспериментов еще в 1960-х годах было показано, что ради еды крыса может менять давление в хвостовой артерии. А позже стало понятно, что шимпанзе может более-менее осознанно манипулировать активностью даже одного нейрона.
Вот на этих принципах и знаниях и построены современные интерфейсы «мозг-компьютер». У человека снимается электрическая активность головного мозга, в то время как он мысленно выполняет определенное действие. Например, берет в руки шахматную фигуру и делает ход (мысленно! руки человека в это время находятся в покое). В электроэнцефалограмме компьютер пытается вычленить из ЭЭГ паттерны движения — общие элементы структуры активности мозга, характерные для конкретного элемента движения.
Затем электроды соединяются с устройством, которым нужно управлять: протезом, экзоскелетом, квадрокоптером, автомобилем, инвалидным креслом. И можно начинать точно так же думать о движении. Компьютер уже знает паттерны движения, но на этом этапе получается обратная связь — само движение. Тут уже можно его немного корректировать и таким образом «тренировать».
Нужно сказать, что для управления сложными движениями — речь идет о протезах — «обычной» ЭЭГ все-таки не хватит. Слишком много шумов, «каша» сигнала не дает возможности тонкой настройки движений. В сложных устройствах используются другие методы регистрации мозговой активности.
Начало
Когда человек рождается, в нем уже предустановлено несколько программ для выживания – инстинкты. Далее в него устанавливаются программы из внешнего мира – если человек родился в Китае, то он быстро учится говорить по-китайски, в России – по-русски и т.п.
Мозг каждую секунду впитывает информацию как губка и все это сохраняет «на жестких дисках». Давно доказано, что человек может запоминать любые цифры, за секунду «фотографировать» взглядом десятки страниц текста и т.д. Но сейчас о простых рядовых случаях
Обычный человек реально запоминает все, что видит, чувствует, слышит. Это не значит, что он сможет это все потом воспроизвести. Вспомнить осознанно человек может только то, чем часто оперирует, и то, что было «встроено» в сопровождении сильных эмоций.
Мы все в школе и университетах встроили в себя терабайты информации, однако помним оттуда менее 1% просто по тому, что остальное нам не пригодилось.
Самое интересное – на человека влияет абсолютно вся информация, которую он получил. Любое событие встраивается в мозг как программка, призванная помочь правильно среагировать в нужный момент. Интуиция, тревога, страх, желание, озарения – это результат обработки подсознанием новой информации через ранее установленные программы.
Схожесть программ
У людей, живущих в одной среде, многие программы одинаковые. Этим объясняется, почему иногда какие-то супер идеи приходят в голову сразу нескольким людям. У тебя появилась крутая идея, ты себя считаешь чуть ли не гением. Потом было некогда. Потом кто-то реализовал твою идею, и ты думаешь – он что, украл ее из моего мозга?)
Нет, просто у него был схожий набор программ, и какое-то внешнее событие активировало работу одних и тех же программ, выдавших на выходе одно и то же решение. Только у того человека была еще программа на действие)
Помните историю про изобретение радио? В одно и тоже время 2 разных человека в разных частях света сделали одно и то же изобретение. Тот случай я подробно не помню, но если все так – это ярчайший пример) И подобных очень много.
Что нового в мире BCI?
Каждый год с этого времени в мире выходит очень много работ, которые можно по-настоящему назвать прорывными , выводящими интерфейсы «мозг-компьютер» на новый уровень.
Эффект ускорения времени
С течением жизни подобных фильтров становится все больше, и мы все чаще на автомате реагируем на события. Этим объясняется феномен ускорения течения времени с годами. Если человек 30-40 лет сравнит свой день со своим же днем в 13-ти летнем возрасте, он скажет – раньше день был как будто в 3 раза длинней. Сейчас месяц пролетает как неделя, а то и пара дней. Все просто – большую часть времени мозг на все реагирует на автомате и очень мало анализирует, осознанно обдумывает.
В общем – если хочется прожить подольше, то, получается, не обязательно стремиться прожить до 100 лет. Нужно просто изучать новое, анализировать, фиксировать, подмечать ту жизнь, что прямо сейчас у тебя есть, тем самым «растягивая» время. Например, я уверен, что за свои 30 лет прожил гораздо больше, чем многие шестидесятилетние. И точно есть люди, которые за свои первые 20-25 лет уже прожили по насыщенности жизни больше, чем 2 серые жизни иных людей.
Сюжет о том как работает система и об экспериментах можно посмотреть тут
Это умопомрачительный материал (чтоб заинтриговать приходится отбросить скромность). Материал проверен временем и реакцией людей - с моей скромной страницы ВКонтакте его репостнули много десятков раз! И это очень полезный материал, который можно начать применять уже сегодня.
Чтоб читать было проще, разбил текст на несколько коротких частей. Начнём.
Различия и индивидуальность
И так, выходит что большинство программ, встроенных в человека – предопределены его окружением и местом обитания.
Другие же – индивидуальные, установленные в результате каких-то событий в жизни конкретно этого человека. Это дает индивидуальность, личность. Кажется, что все люди разные, непредсказуемые – на самом деле это просто различные наборы, «букеты» примерно одних и тех же программ.
Вот лишь три результата последнего года, которые открывают новые рубежи в исследованиях.
Шевеление одним пальцем. Ученые и инженеры из Университета Джонcа Хопкинса (США) в феврале опубликовали в журнале Journal of Neural Engineering отчет о создании первого протеза руки, управляемого BCI. На поверхность головного мозга пациента была имплантирована пластинка с 128 электродами, каждый из которых контролировал активность участка коры мозга 1 мм в диаметре.
При помощи этого интерфейса пациент смог шевелить отдельными пальцами руки независимо друг от друга. Правда, нужно быть честными — пока что испытания проводились не на ампутанте, а на пациенте с двумя руками, который шевелил пальцами подключенного к электродам протеза.
Авторы работы отмечают, что предыдущие версии протезов, использующих интерфейс «мозг-компьютер», конечно, могли шевелить пальцами, но делали только согласованные движения всей кистью: например, чтобы взять бутылку с водой или теннисный мяч.
Протез чувствует шероховатость. Швейцарские ученые из Высшей политехнической школы в Лозанне создали бионический протез пальца, который передает обратно в мозг информацию о текстурах поверхности.
Искусственный палец состоит из силиконового протеза, датчика и микросхемы, преобразующей сигналы датчиков в импульсы, «понятные» нервам.
В остаток левой руки тестировщика-ампутанта были имплантированы электроды, соединенные с периферической нервной системой. Подключив протез к своим электродам, испытатель «вслепую» ощупывал специально подготовленные пластиковые поверхности. В результате ему удалось правильно отличить гладкую поверхность от шершавой в 96 % случаев.
Макака-водитель. И, конечно же, самым выдающимся событием года можно назвать работу Мигеля Николелиса и Михаила Лебедева из Университета Дьюка (США), которые научили макак управлять инвалидной коляской при помощи интерфейса «мозг-компьютер».
Команда Николелиса работала с двумя макаками-резусами с 2012 года. В кору головного мозга обоих животных имплантировали тончайшие электроды, снимавшие электрическую активность отдельных нейронов.
Для обезьянок сконструировали специальную роботическую «каталку», в которой их жестко фиксировали. За исключением рук — ими они могли брать виноградины из миски, до которой нужно было добраться. Коляска могла управляться роботом по заданной программе или согласно сигналам, передаваемым по Wi-Fi.
Сначала макак (и сам интерфейс, конечно) «тренировали», катая их при помощи робота по заданному маршруту из трех разных начальных точек. Пути специально сделали петляющими, чтобы макаки смогли думать о движениях вбок и назад для коррекции собственных движений.
После этого каталку переключили на управление интерфейсом «мозг-компьютер». Поначалу макаки справлялись не очень хорошо, но затем, после тренировок, дело пошло гораздо лучше.
Группа ученых из Стэнфордского университета смогли соединить человеческий мозг и компьютер, благодаря чему открылись новые, невероятные возможности.
Группа нейрохирургов и нейроинженеров из института Говарда Хьюза при Стэнфордском университете долгое время работали в направлении создания интерфейса, способного соединить мозг человека и компьютер, это помогло бы людям, с ограниченными возможностями управлять протезами или упростило бы повседневную жизнь.
Основных проблем, в создании такого интерфейса несколько, во-первых, конструкция мозговых имплантов и способность их собирать достаточное количество информации, которую компьютер смог бы интерпретировать в управляющие команды. Во-вторых, место, куда нужно устанавливать подобные импланты и в-третьих, безопасность подобных устройств для человека.
Первые эксперименты с проводными имплантами показали одну очень важную и крайне негативную особенность, оказалось, что для сборы нужного объема данных из мозга требуется большое количество энергии, которая разогревает импланты до температуры, несовместимой с мозгом. Именно поэтому инженеры сосредоточились на беспроводном интерфейсе, повысив их чувствительность.
Для эксперимента две миниатюрных пластинки с электродами были имплантированы парализованному ниже шеи больному 65 лет в участок двигательной коры головного мозга, отвечающий за планирование, контроль и выполнение движений, управление конечностями.
Больного, не способного управлять своим телом попросили представлять, как будто он пишет какой-то текст рукой, электроды передавали в компьютер сигналы, которые расшифровывались и интерпретировались процессором компьютера в письменный текст на экране.
В результате ученым удалось добиться скорость письма текста на экране до 90 символов в минуту, компьютер очень точно преобразовывает сигналы мозга в символы. На данный момент инженеры создают интерфейс для управления объектами на экране, по аналогии с экраном смартфона, когда не нужно управлять курсором.
А следующим шагом будет интерфейс для управления протезами, тогда человек сможет управлять электронными конечностями для выполнения движений.
Как думаете, как скоро подобные технологии будут доступны всем людям?
Читайте также: