Теги → мозг
Быстрый переход

В США проведена первая процедура по вживлению человеку интерфейса мозг-компьютер

Компания Synchron сообщила о первой успешной установке пациенту в США имплантата интерфейса мозг-компьютер. До этого компания провела успешную установку интерфейса четырём пациентам в Австралии. Положительный опыт с австралийцами позволил Synchron получить разрешение на проведение аналогичной операции с гражданином США. Установка интерфейса проводится максимально просто без серьёзного хирургического вмешательства. И это работает!

 Источник изображения: Synchron

Источник изображения: Synchron

В отличие от того же нейроинтерфейса компании Neuralink Илона Маска (Elon Musk), для установки которого необходимо вскрывать черепную коробку пациента, эндоваскулярный интерфейс мозг-компьютер (BCI) компании Synchron вводится в мозг через кровеносный сосуд в основании шеи в другой сосуд, расположенный в мозге и подводится к его моторной коре. Датчик Stentrode размерами со спичку или чуть больше по проводу передаёт сигнал в радиопередатчик, встроенный в грудную клетку человека, а тот по беспроводному каналу отправляет сигналы на компьютер.

Комплекс BCI компании Synchron позволяет пациентам с парализованными конечностями пользоваться компьютером, отправляя электронную почту, делая покупки через интернет и, в целом, возвращает неизлечимо больным людям радость общения с близкими и обществом.

 Источник изображения: Synchron

Источник изображения: Synchron

Компания Synchron получила разрешение на клинические испытания в США комплекса эндоваскулярного интерфейса мозг-компьютер весной этого года. Первая операция проведена в клинике Mount Sinai West в Нью-Йорке под руководством клинического исследователя Шахрама Маджиди (Shahram Majidi), доктора медицинских наук, доцента нейрохирургии, неврологии и радиологии в Школе медицины Икан при Mount Sinai. Пациент смог вернуться домой уже через 48 часов после установки имплантата, что говорит о незначительном хирургическом вмешательстве и его незначительном влиянии на здоровье пациента.

 Источник изображения: Synchron

Источник изображения: Synchron

«Первая в США имплантация эндоваскулярного BCI в организм человека — это важная клиническая веха, открывающая новые возможности для пациентов с параличом, — сказал Том Оксли (Tom Oxley), генеральный директор и основатель компании Synchron. — Наша технология предназначена для миллионов людей, которые потеряли возможность использовать руки для управления цифровыми устройствами. Мы рады продвигать на рынок масштабируемое решение BCI, которое способно изменить жизни многих людей».

Добавим, китайские исследователи идут по тому же пути развития. Правда, опыты они пока проводят на козах.

Американские учёные смогли дистанционно управлять мухами — для этого пришлось «взломать» её нервную систему

Исследователи из Университета Райса продемонстрировали возможность дистанционного управления плодовыми мушками без прямого подключения к их нервной системе. Команды посылались активизацией магнитного поля, на что насекомое реагировало со скоростью естественных нервных импульсов. Проделанная работа является частью проекта, который ставит перед собой цель помочь незрячим людям снова увидеть мир без использования глаз — одной только активацией коры головного мозга.

 Источник изображения: C. Sebesta and J. Robinson/Rice University

Источник изображения: C. Sebesta and J. Robinson/Rice University

Впрочем, для достижения заявленной цели предстоит ещё очень много работы. Для научного эксперимента по дистанционному управлению мухами были активированы особые мутации, которые создали в нервной системе насекомых ионные каналы у нейронов, чувствительные к теплу. Затем в нервный ганглий были введены наночастицы железа, которые, в том числе, были доставлены в области рядом с такими нейронами.

Внешнее магнитное поле вызвало токи в наночастицах железа и разогревало их. Разогрев вёл к активации нейронов и передаче нервного импульса по нервной системе мушек. Тепловую чувствительность придали нейрону, который отвечал за такую реакцию мушек, как разведение крыльев в стороны. Такая реакция обычна для данных насекомых как сигнал к спариванию. Но в этот раз учёные заставляли мушек расправлять крылья по своей прихоти — одним лишь нажатием кнопки.

Предложенный метод показывает, что активировать нейроны в головном мозге можно на расстоянии без хирургического вмешательства. В перспективе учёные надеются создать решение для восстановления зрения незрячим пациентам с возможностью обойтись без глаз. У военных, которые финансируют это исследование, другие цели. Для одной из программ DARPA требуются системы для считывания активности мозга у одного человека и передачи «картинки» другому на расстоянии. Обе цели полезные, настораживает только опция «расправить крылышки» вопреки желанию пациента.

Китайские учёные успешно установили импланты в мозг козы без вскрытия черепа

Установка датчиков на головном мозге требует хирургического вмешательства и чревата рисками для здоровья и жизни пациента. В то же время наука и инженерия идут к тому, что здравоохранение и даже взаимодействие с компьютерами потребуют массовой установки мозговых имплантатов и датчиков. Выходом из этой ситуации может стать технология установки мозговых датчиков без вскрытия черепной коробки, исключительно по кровеносным сосудам.

 Источник изображения: Nankai University

Источник изображения: Nankai University

В феврале этого года на компанию Neuralink Илона Маска обрушился шквал критики с обвинением в жестоком обращении с животными. Поводом для этого стало сообщение компании о необходимости умертвить восемь подопытных обезьян. Не исключено, что к этому могли привести последствия хирургических вмешательств в процессе установки имплантатов на мозг животных, что предполагает подход Neuralink.

Альтернативой грубому хирургическому вмешательству может стать ввод имплантатов в мозг по кровеносным сосудам. Экспертом в этом новом деле может считаться молодая нью-йоркская компания Synchron, которая уже вживила нескольким пациентам датчики в мозг через кровеносный сосуд в основании шеи и далее по кровотоку к месту назначения в ткань мозга. Утверждается, что такие имплантаты уже позволяют людям с нейродегенеративными заболеваниями управлять компьютером и данными.

Подобный метод установки имплантатов берут на вооружение китайские исследователи. Учёные из Нанкайского университета в северном портовом городе Тяньцзинь сообщили, что в минувшие выходные ввели датчик в мозг козы через вену и получили сильные и чёткие электрические сигналы от мозга животного.

«Самое большое преимущество этого метода заключается в том, что для получения электрических сигналов не требуется инвазивная операция на открытом мозге, а вся операция может быть выполнена менее чем за два часа», — сказал ведущий исследователь Дуань Фэн (Duan Feng), профессор колледжа искусственного интеллекта университета.

«Этот подход — совершенно новый способ захвата электрических сигналов мозга. <..> Это может стать революционной [технологией]», — сказал он, добавив, что эксперимент, проведённый в выходные, был первым для Китая.

Китайцы создали устройство для передачи мозговой активности по радио

Китайские учёные из военных институтов НОАК провели серию экспериментов по беспроводной передаче сигналов головного мозга человека. Утверждается, что активность мозга можно превратить в радиоволны с помощью программируемого метаматериала. Эта технология открывает путь к созданию управляемых сознанием радаров, систем обнаружения уставших водителей и другим интересным применениям.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

«Наша разработка предоставляет пользователям универсальный способ манипулирования электромагнитными волнами с помощью мозговых волн», — сообщил профессор Ван Цзяфу (Wang Jiafu), ведущий научный сотрудник инженерного университета ВВС в северо-западной провинции Шэньси, в статье, опубликованной 11 июня в рецензируемом журнале eLight.

«Мозговые волны» — это электрическая активность нервных клеток человека и животных. Современная наука научилась распознавать как общее состояние активности мозга — улавливая сигналы от мозга в целом (ритмы), так и сигналы от отдельных нейронов. Проблема заключается лишь в том, чтобы выделить и интерпретировать полезную информацию среди всего «шума».

Китайские учёные смогли соединить в единую систему интерфейс мозг-компьютер (которые также активно и успешно сейчас развиваются) и некий метаматериал для прямой трансляции радиосигнала в зависимости от сигналов на выходе интерфейса мозг-компьютер. Носимое устройство в виде интерфейса мозг-компьютер с помощью Bluetooth передавало сигнал об активности мозга на метаповерхность, которая «служила мостом, соединяющим мозговые и радиоволны», как пишет источник. До этого сигналы на метаповерхность передавались проводным соединением. Сигнал Bluetooth — это тоже радиоволны, поэтому зачем ещё нужна какая-то метаповерхность, не понятно.

В другом эксперименте учёные под руководством профессора Цуй Тиеджуна (Cui Tiejun) из Юго-Восточного университета в городе Нанкин установила межмозговую связь между двумя добровольцами с помощью аналогичной технологии. Метаповерхность, запрограммированная командой Цуй, передавала сообщение от одного человека к другому, преобразуя сигналы мозга в радиоволны.

Оба учёных отказались комментировать достижения, ссылаясь на работу с военными.

На МКС изучат воздействие космоса на мозговую активность

В рамках первой частной космической миссии на МКС, которая будет проводиться американскими компаниями Axiom Space и SpaceX, на борт орбитальной космической станции будет отправлен специальный шлем-энцефалограф для считывания мозговой активности членов экипажа, пишет издание Reuters. Устройство разработал израильский стартап Brain.Space, занимающийся вопросами изучения работы мозга.

 Источник изображений: Reuters / Nir Elias

Источник изображений: Reuters / Nir Elias

Десятидневную миссию Ax-1 возглавит бывший астронавт Майкл Лопес-Алегриа (Michael López-Alegría), пилотом в экипаж войдёт бизнесмен Ларри Коннор (Larry Connor), а в качестве специалистов миссии — Эйтан Стиббе (Eytan Stibbe) и Марк Пати (Mark Pathy). Последние трое заплатили за своё участие в полёте по 55 млн долларов. Однако они вошли в миссию не в качестве туристов. Им придётся провести 25 экспериментов на низкой околоземной орбите. Одним из них будут израильский эксперимент компании Brain.Space. Задача — понять, как долгое пребывание в космосе воздействует на мозговую активность человека.

«Нам известно, что условия микрогравитации воздействуют на физиологическую активность человека. Вероятно, эта среда также оказывает воздействие и на работу мозга. Мы хотели бы собрать об этом информацию», — прокомментировал изданию Reuters глава Brain.Space Яир Леви (Yair Levy).

Он добавил, что предыдущие эксперименты в космосе были в основном направлены на сбор информации о воздействии космической среды на работу сердца, кожный покровов, мышечную массу и другие системы человеческого организма, но не мозга.

Четыре астронавта миссии в течение всего эксперимента на борту МКС будут ежедневно по 20 минут носить специальный шлем с 460 электродами. Собранная информация будет записываться на ноутбук. Аналогичный мониторинг и сбор информации проводился на Земле. По окончанию миссии специалисты компании Brain.Space сравнят полученные результаты и постараются определить расхождения в данных, если таковые будут иметься.

Отмечается, что подобные эксперименты крайне необходимы, поскольку в перспективе человечество планирует лично исследовать другие планеты Солнечной системы.

Китайские космонавты получат возможность управлять техникой силой мысли

Китайские учёные разработали технологию управления роботизированной техникой с помощью распознавания мозговой активности. Точность управления впечатляет и доступна даже без специального обучения. На практике новая технология будет реализована на будущей китайской орбитальной станции, позволив тайконавтам, например, управлять огромным роботизированным манипулятором силой одной только мысли.

 Источник изображения: Shutterstock

Источник изображения: Shutterstock

Детали проведенного эксперимента остаются засекреченными. В общем случае речь идёт о симуляции, а не об управлении реальными механизмами. Впрочем, от симуляции до настоящей техники один шаг, и он вскоре будет сделан.

В процессе эксперимента 35 добровольцев должны были мысленно управлять сегментированным роботизированным манипулятором. Из этого числа 11 участников сразу справились с поставленной задачей. Важно отметить, что 27 подопытных вообще не имели опыта управления подобными устройствами, но после небольшого обучения они также смогли управлять механизмом с высочайшей точностью.

Средняя точность выполнения операций достигла беспрецедентных 99,07 %. Во всех предыдущих опытах подобного рода точность исполнения команд колебалась в диапазоне от 40 % до 80 %. Люди без опыта показали меньшую точность, но тоже на высочайшем уровне — 98,9 %.

Добиться настолько высокого результата китайские исследователи смогли благодаря продуманной системе усиления мозговой активности в нужном направлении. Так, управляемые сегменты манипулятора мерцали на экране с разными, но с фиксированными частотами. Утверждается, что это помогало синхронизировать мозговую активность с каждым сегментом роботизированной руки и выявлять активирующий сигнал во всём хаосе мыслей.

«В будущем при освоении космоса люди и машины будут работать вместе, — сообщает государственное информационное агентство «Синьхуа». — Человеку больше не нужно будет использовать клавиатуру, мышь или даже джойстик, он сможет использовать свой мозг и глаза».

Neuralink уже на пороге испытаний мозговых имплантатов на людях

Компания Илона Маска (Elon Musk) Neuralink, занимающаяся разработкой интерфейса для подключения головного мозга к компьютеру, в настоящее время ищет директора по клиническим испытаниям, что может свидетельствовать о том, что она приближается к реализации своей давней цели — имплантации устройства в мозг человека и переходу к испытаниям на людях.

 Источник изображения: Andrew Harrer/Bloomberg

Источник изображения: Andrew Harrer/Bloomberg

Согласно описанию вакансии, директор по клиническим испытаниям будет контролировать давно обещанные стартапом испытания революционного медицинского устройства на людях. Мозговой имплантат Neuralink, который, по словам Маска, уже позволяет обезьянам играть в видеоигры силой мысли, предназначен для лечения различных неврологических расстройств, таких как паралич.

В описании должности говорится, что соискатель будет «тесно сотрудничать с врачами, практикующими самые инновационные методы, и ведущими инженерами», а также с «участниками первых клинических испытаний Neuralink». Кроме того, работа подразумевает руководство и создание «команды, ответственной за проведение клинических исследований Neuralink», а также контроль за соблюдением правил.

В прошлом месяце Маск сообщил The Wall Street Journal, что Neuralink надеется имплантировать своё устройство в человеческий мозг в 2022 году. Однако в прошлом он делал похожие прогнозы, которые оказались слишком оптимистичными. В 2019 году Маск сказал, что «устройство будет имплантировано в человеческий мозг к следующему году».

Первое испытание на людях, которое производители медицинского оборудования должны пройти на пути к одобрению продукта Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, известно как «проверка на осуществимость». После одобрения устройства регулятором начинаются основные испытания. Пока неясно, на каком из этапов находится Neuralink. Как правило, производители медицинского оборудования нанимают руководителей по испытаниям на ранней стадии взаимодействия с регулятором, чтобы спланировать испытания таким образом, чтобы повысить шансы на одобрение устройства.

В прошлом году ещё одна компания, работающая над интерфейсом, связывающим человеческий мозг с компьютером, Synchron, заявила, что регулятор одобрил технико-экономическое обоснование её продукта. По словам пресс-секретаря Synchron, в настоящее время компания находится на стадии набора персонала для проведения полномасштабных испытаний своего продукта.

Твит впервые в истории написали силой мысли — его опубликовал парализованный австралиец с помощью интерфейса мозг-компьютер

Австралийский пациент, страдающий боковым амиотрофическим склерозом (ALS) и неспособный двигаться, стал первым человеком в мире, отправившим твит с помощью имплантированного интерфейса мозг-компьютер (BCI) — просто подумав о сообщении. Испытания интерфейса на людях ведутся в Австралии с прошлого года, а минувшим летом его тесты одобрил и американский регулятор.

 Источник: geralt/pixabay.com

Источник: geralt/pixabay.com

Как сообщила 23 декабря нью-йоркская компания Synchron, 62-летний Филип О’Киф (Philip O’Keefe), страдающий ALS, опубликовал твит буквально силой мысли, используя интегрированное компанией мини-устройство. Для публикации использовался аккаунт главы компании Томаса Оксли (Thomas Oxley).

Боковой амиотрофический склероз буквально убивает нейроны мозга и спинной мозг, парализуя жертву. Точные причины заболевания до сих пор неизвестны и оно не имеет эффективного лечения.

BCI представляет собой устройство длиной 8 мм, доставляемое непосредственно в мозг через яремную вену. О’Кифи установили имплант в апреле 2020 года после того, как из-за болезни он потерял способность двигаться. Известно, что как минимум ещё один пациент смог управлять компьютером с помощью мозгового импланта силой мысли.

Инвесторами проекта выступают Мельбурнский университет Австралии, а также компания Khosla Ventures, занимающееся военными разработками американское агентство DARPA и другие структуры. В июле Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило тестирование интерфейса на американских пациентах. Это даёт разработчикам фору в сравнении с моделью Илона Маска (Elon Musk) — интерфейсом Neuralink BCI. Последний уже успешно испытан на обезьянах, но пока так и не получил одобрения FDA. В Neuralink надеются начать тестирование на людях в 2022 году.

В США разрешат клинические испытания системы стимуляции мозга с ИИ для помощи при психических заболеваниях

Киберпанк оказался ближе, чем мы ожидали. В США разрешат клинические испытания системы стимуляции мозга для возвращения самоконтроля при психических заболеваниях. Система использует искусственный интеллект для оценки мозговой активности пациентов и управляет обратной связью с узлами стимуляции. Она способна без использования тяжёлых лекарств вернуть заболевшим людям контроль над своим разумом.

 Источник изображения: Gerd Altmann / Pixabay

Источник изображения: Gerd Altmann / Pixabay

Технология была разработана и проверена учёными из Медицинской школы Университета Миннесоты и Массачусетской больницы общего профиля в ходе экспериментального исследования на пациентах с эпилепсией. Для предупреждения припадков таким пациентам вживляют в мозг многочисленные электроды в строго определённые области. В исследовании принимали участие 12 людей после операций на головном мозге. Выяснилось, что специфические функции мозга человека, связанные с самоконтролем и гибкостью ума, можно улучшить путём объединения искусственного интеллекта и целенаправленной электрической стимуляции мозга.

В ходе исследований учёные определили, что целенаправленная стимуляция области мозга, называемой внутренней капсулой, улучшала умственные функции пациентов. Эта часть мозга отвечает за когнитивный контроль — процесс перехода от одного образа мыслей или поведения к другому, который нарушается при большинстве психических заболеваний.

Команда разработала алгоритмы, благодаря которым после стимуляции они могли отслеживать способности пациентов к когнитивному контролю, как по действиям самих пациентов, так и непосредственно по активности мозга. Метод контроллера с обратной связью обеспечивал усиление стимуляции всякий раз, когда пациенты хуже справлялись с лабораторным тестом на когнитивный контроль. Проще говоря, если пациент испытывал трудности с пониманием происходящего, его чуть-чуть подталкивали слабой электрической активностью в области внутренней капсулы.

«Это может стать совершенно новым подходом в лечении психических заболеваний. Вместо того чтобы пытаться подавить симптомы, мы можем дать пациентам инструмент, который позволит им взять под контроль собственный разум, — сказал один из авторов исследования. — Мы можем вернуть их на место водителя и дать им возможность почувствовать себя хозяевами положения».

Сейчас исследовательская группа готовится к клиническим испытаниям. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в США одобрило цель исследований и идёт к тому, чтобы разрешить клинические испытания предложенного метода с помощью существующих инструментов и устройств. Как только испытания будут официально одобрены, перевод предложенного решения можно будет быстро превратить в текущую медицинскую практику.

Представлен аналоговый нейронный процессор, наиболее точно имитирующий работу мозга человека

Компания Rain Neuromorphics завершила создание цифрового проекта процессора, наиболее точно имитирующего работу мозга человека. Чип содержит 10 тыс. цифровых нейронов и будет выпущен с использованием 180-нм техпроцесса. Масштабирование и снижение технологических норм поможет создать решение для задач искусственного интеллекта с предельно низким потреблением и мощными когнитивными функциями.

 На увелеичееном снимке показаны цифровые нейроны, разным цветом помечены входы и выходы. Источник изображения: Rain Neuromorphics

На увеличееном снимке показаны цифровые нейроны, разным цветом помечены входы и выходы. Источник изображения: Rain Neuromorphics

Как известно, мозг человека представляет собой нейросеть из примерно 90 млрд нейронов. Вход каждого нейрона — это множество «волосков», называемых дендритами. По ним распространяется потенциал (импульс напряжения), который заставляет нейрон реагировать тем или иным образом. Для реакции нейрона необходима усреднённая сумма потенциалов всех сигналов со множества дендритов, что делает мозг «аналоговым компьютером».

Реакция нейрона также представлена потенциалом действия, но он распространяется по другим нервным «волоскам» — аксонам. Как правило, у нейронов по одному аксону (выходу), который заканчивается синапсом — местом взаимодействия с дендритами других нейронов, если говорить о головном мозге. Синапс — это бесконтактный переход от аксона к дендриту, взаимодействие между которыми представляет собой уже химическую реакцию, а не электрический сигнал. Но дальше по дендриту снова побежит электрический импульс.

 Пример строения нервной ткани головного мозга

Пример строения нервной ткани головного мозга

В чипе химию мозга повторить либо сложно, либо невозможно. Поэтому имитация всегда будет условной и чип Rain Neuromorphics в этом плане не стал исключением. Но зато в плане воспроизводства дендритов совершён прогресс. К каждому аксону цифрового нейрона подведено множество дендритов (входов других цифровых нейронов), что наиболее полно на сегодняшний день отражает строение головного мозга. Синапсы при этом образуются в месте соединения дендритов и аксонов, но они, конечно же, представляют электрический, а не химический контакт.

Воспроизводство аксонов предложено оригинальным методом. Разработчики Rain Neuromorphics взяли в качестве образца вертикальные каналы, создаваемые при производстве памяти 3D NAND, но вместо флеш-памяти (затворов), они покрыли аксоны-каналы материалом, создающим в месте контакта с дендритом переход ReRAM. Таким образом, синапс в предложенном решении — это резистивный переход, который управляет импульсом напряжения на входе нейрона. Более того, дендриты соединяют аксоны с нейронами случайным образом, почти как в мозге человека до обучения.

 Колонны-аксоны с поперечными случайными связями-дендритами. Источник изображения: Rain Neuromorphics

Колонны-аксоны с поперечными случайными связями-дендритами. Источник изображения: Rain Neuromorphics

Конечно, применительно к полупроводниковой литографии ни о какой случайности речи не может быть. Случайные связи не случайны, а созданы с оглядкой на определённый алгоритм. Задача стоит создать так называемые разреженные матрицы, которые в процессе последующего обучения создадут нейронную сеть. Но это очень близко к тому, как устанавливаются связи между нейронами в головном мозге.

По словам разработчиков, первые чипы смогут обеспечить 125 миллионов параметров INT8 для обработки зрения, речи, естественного языка и рекомендаций, потребляя при этом менее 50 Вт. Компания ожидает, что образцы будут доступны в 2024 году, а кремний будет готов к коммерческим поставкам в 2025 году. Подробнее о разработке можно прочесть на сайте EE Times.

Samsung предложила «скопировать и вставить» мозг в нейроморфные чипы

Инженеры Samsung совместно с учёными Гарвардского университета предложили новую идею, которая на шаг приблизит технологический мир к созданию нейроморфных чипов, имитирующих работу мозга. Подробности были опубликованы в издании Nature Electronics, статья получила название «Нейроморфная электроника, основанная на копировании и вставке мозга».

 Источник: news.samsung.com

Источник: news.samsung.com

Суть выдвинутой авторами концепции действительно точнее всего передаётся словами «копировать» и «вставить». В статье предлагается способ копирования нейронных связей мозга при помощи массива наноэлектродов, разработанного профессором Гарвардского университета и сотрудником института SAIT (Samsung Advanced Institute of Technology) Дон Хи Хамом (Donhee Ham), а также профессором Гарвардского университета Хон Кун Паком (Hongkun Park). Созданная таким образом карта далее вставляется в модуль трёхмерной сети твердотельной памяти — в данной области Samsung является одним из мировых лидеров.

При помощи этого подхода «копирования и вставки» авторы проекта предполагают создать микросхему памяти, которая позволит достичь уникальных возможностей мозга: низкого потребления энергии, лёгкой обучаемости, адаптации к окружающей среде, а также автономности и способности к познанию — всё это было прежде недоступно для вычислительных систем.

Мозг состоит из большого числа нейронов, и схема их взаимосвязей отвечает за его работу. Поэтому знание точной карты мозга оказывается ключом к обратному проектированию всего мозга. Отрасль нейроморфной инженерии зародилась в восьмидесятые годы прошлого века, на тот момент её целью была имитация структуры мозга и функции нейросетей на кремниевом чипе. Задача представлялась крайне сложной, поскольку до настоящего момента было практически невозможно составить точную карту нейронных связей, отвечающих за высшие функции мозга. Поэтому задача нейроморфной инженерии упрощалась до разработки чипа, «вдохновлённого» мозгом, но не повторяющего его в деталях.

Авторы нового проекта предложили способ вернуться к исходной цели обратной инженерии мозга. Массив наноэлектродов подключается к большому числу нейронов и записывает их электрические сигналы с высокой чувствительностью. На основе этих записей создаётся карта нейронных связей, отражающая, где нейроны соединяются друг с другом, а также насколько сильной является такая связь. В итоге из этих записей извлекается или «копируется» карта нейронной «разводки».

Скопированная таким образом нейронная карта затем «вставляется» в сеть энергонезависимой памяти — это может быть традиционная коммерческая флеш-память, которая используется в повседневной жизни в твердотельных накопителях (SSD), или память нового поколения RRAM, где проводимость каждого элемента соответствует силе нейронной связи в скопированной ранее карте.

В статье также предлагается способ быстрой «вставки» карты нейронных связей в сеть электронной памяти. Сеть специально спроектированных энергонезависимых запоминающих элементов в итоге отражает карту нейронных связей, и она приводится в действие посредством зафиксированных межклеточных сигналов. Иными словами, производится прямая выгрузка нейронных связей в чип памяти.

Человеческий мозг содержит примерно 100 млрд нейронов и примерно в тысячу раз больше синаптических связей, поэтому в итоге нейроморфный чип будет состоять примерно из 100 трлн элементов. Интеграция такого большого числа элементов стала возможной благодаря трёхмерным технологиям собственной разработки Samsung.

Используя свой передовой опыт в производстве электронных компонентов, Samsung планирует продолжить работу в области нейроморфной инженерии, чтобы укрепить своё лидерство в области полупроводниковых решений, ориентированных на работу искусственного интеллекта.

«Представленное нами видение очень амбициозно. Но работа над такой героической задачей раздвинет границы машинного интеллекта, нейробиологии и полупроводниковых технологий», — заявил профессор Хам.

Mercedes показала действующую систему управления автомобилем силой мысли

Для тех, кому ручное управление, текстовые и даже голосовые команды кажутся технологиями прошлого, команда Mercedes приготовила альтернативное решение. На выставке IAA Mobility 2021, проходящей в Мюнхене с 7 по 12 сентября, бренд продемонстрирует систему, позволяющую управлять функциями автомобиля силой мысли.

 techradar.com

techradar.com

Немецкая компания интегрировала интерфейс мозг-компьютер (BCI) в концепт-кар Mercedes-Benz Vision AVTR — посетители смогут протестировать технологию управления бортовым компьютером автомобиля силой мысли.

Впервые модель Vision AVTR была представлена на выставке CES в 2020 году. Тогда Mercedes показала возможность идентификации водителей по их сердцебиению и «паттернам» дыхания. Мысленное управление является очередным интегрированным решением.

Технология требует ношения гарнитуры с неинвазивным интерфейсом, оснащённой электродами, прикрепляемыми к затылку. Интерфейс считывает мозговую активность, которая переводится в команды.

По данным Mercedes, «после короткого процесса калибровки», занимающего около минуты, каждый сможет выполнять определённые действия в машине, не прикасаясь к кнопкам или другим элементам управления.

Пользователи должны фокусировать внимание на конкретных световых точках цифровой панели, а система с помощью интерфейса определяет, на какой из них оно фокусируется.

По данным Mercedes, устройство измеряет нейронную активность в коре головного мозга в режиме реального времени. Анализ данных позволяет определить, на каких точках пользователь фокусирует внимание. Чем сильнее мысленная концентрация, тем выше нейронная активность. В результате система активирует привязанную к конкретной точке функцию.

Хотя рабочий прототип системы уже существует, в Mercedes дают понять, что система для коммерческого применения появится ещё очень нескоро. По словам представителей компании, не стоит ждать появления мысленного управления уже завтра — но теперь оно перестало быть научной фантастикой.

Построенная по образцу человеческого мозга нейросеть успешно выполнила когнитивные задания

Канадские учёные смоделировали нейросеть по образцу человеческого мозга. Она справилась с заданиями в области когнитивной деятельности более гибко и эффективно, чем традиционные системы.

 Источник: scitechdaily.com

Источник: scitechdaily.com

Авторами проекта стали учёные Монреальского неврологического института-госпиталя и Института искусственного интеллекта Квебека. Они провели подробное исследование данных магнитно-резонансной томографии в крупном репозитории Open Science, реконструировали паттерны мозговых связей и спроектировали на их основе нейросеть. В результате получилась система модулей ввода-вывода, действительно напоминающая биологический мозг. Для проверки работоспособности системе поставили когнитивное задание, связанное с памятью. Речь идёт не о побитной фиксации данных, а об интерпретации получаемой информации и её усвоении как знания — по образцу работы человеческого мозга. Далее исследователи провели наблюдение за тем, как система его выполняла.

Авторы проекта уверены, что он уникален по двум причинам. Предыдущие работы по мозговым связям (коннектомике) предполагали описание организации структуры мозга без оглядки на то, как при этом осуществляется процесс вычислений и реализуются базовые функции. Кроме того, традиционные современные нейросети имеют произвольную структуру, не всегда привязанные к моделям организации мозговых связей. Поэтому, интегрируя мозговую коннектомику в архитектуру нейросети, авторы исследования надеялись получить дополнительные сведения о физиологической реализации когнитивных процессов мозгом, чтобы на основе этих данных вывести новые принципы проектирования нейросетей.

В результате обнаружилось, что нейросеть, построенная по образцу мозговых связей человека — нейроморфная нейросеть, — выполняет когнитивные задания, связанные с памятью, более гибко и эффективно, чем аналоги на основе традиционной произвольной архитектуры.

«В проекте объединены две мощные научные дисциплины. У неврологии и искусственного интеллекта общие корни, но в последнее время они разошлись. Использование искусственных нейросетей поможет нам понять, как структура мозга обеспечивает реализацию его функций. В свою очередь, использование эмпирических данных для создания нейросетей откроет принципы проектирования для создания лучшего искусственного интеллекта. Таким образом, эти области помогут друг другу и обогатят наше понимание мозга», — прокомментировал проект один из его авторов, Братислав Мисич (Bratislav Misic).

ИИ помог китайским учёным создать карту мозга обезьяны с разрешением 1 мкм

Учёным из Университета науки и технологий Китая удалось получить полное изображение мозга обезьяны с разрешением 1 микрон, что в сто раз меньше размеров обычных нервных клеток мозга человека. Изображение получено за четыре дня, что стало абсолютным рекордом по скорости картографирования мозга приматов. Ускорить процесс удалось с помощью искусственного интеллекта, который собрал все снимки в одно 3D-изображение объёмом более петабайта.

 Источник изображения: SCMP

Источник изображения: SCMP

Для составления карты мозга учёные вводили макакам-резус генно-модифицированный вирус, вырабатывающий светящийся белок при попадании в нейроны. После восьми месяцев жизни с вирусом, который не вызвал в организме животного болезненных или иных побочных состояний, обезьяну усыпили и препарировали мозг.

Из 250 отдельных срезов были сделаны очень детальные снимки. Объём информации получился настолько большим, что для точной сшивки общего объёмного изображения пришлось привлекать ИИ, для чего китайцы обратились за помощью к учёным из Массачусетского технологического института и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. После сжатия результирующее изображение оказалось больше одного петабайта.

 Источник изображения: SCMP

Источник изображения: SCMP

На картографирование мозга обезьяны по новой технологии ушло четыре дня, тогда как раньше примерно столько времени занимало картографирование мозга мышей, а их мозг в 200 меньше мозга макак-резусов. Детальная карта мозга обезьян будет служить основой для изучения неврологических отклонений и откроет путь к лечению широкого спектра неврологических заболеваний у человека. Предложенная китайцами технология подходит для изучения внутренней структуры и работы любого органа, что обещает продвинуть медицину в самых разных направлениях, включая «чипирование» — установку умных имплантатов.

Британские учёные предупредили об угрозе изменения личности через нейроимпланты

Группа учёных Имперского колледжа в Лондоне опубликовала результаты исследования, в котором говорится о потенциальной опасности использования электронных чипов, импланитруемых в мозг. Такие устройства, уверены специалисты, могут изменить человеческую личность.

 Источник: gizmodo.com

Источник: gizmodo.com

В своём исследовании учёные сначала перечисляют преимущества, которые могут принести человеку нейроимпланты. Люди с ограниченными моторными функциями получают возможность управлять своими протезами и инвалидными колясками с электроприводом, неспособные говорить люди набирают текст, просто глядя на экран, а также включают и выключают свет в комнате через систему умного дома. Подобные чипы смогут обнаруживать состояние усталости у складских рабочих и признаки умственного переутомления у студентов.

Но опасностей у данной технологии может быть намного больше. Если связь с чипом двусторонняя, то человек в какой-то момент может потерять осознание вмешательства в деятельность собственного мозга. Это приведёт к утрате свободы воли, а значит, нейромпланты в теории получат возможность оказывать влияние на поведение человека. Человек, в конечном итоге, потеряет возможность корректно устанавливать причинно-следственные связи, утратит свои черты характера, а устройство у него в голове сформирует новую личность.

Впрочем, даже если все эти страшные сценарии не сработают, нейроимпланты представляют угрозу даже в случае добросовестного использования. Уже сегодня учёные используют подобные устройства в лабораторных опытах на добровольцах. Со временем, говорится в исследовании, некоторые люди настолько сживаются с мозговыми чипами, что отказываются от их удаления по завершении испытаний. В этом они напоминают наркоманов.

А когда технология будет готова к выходу на общедоступный рынок, и когда такие чипы станут относительно недорогими, человечество может ожидать новая эпоха «нейронных развлечений». Мозговые импульсы позволят управлять видеоиграми, а крупные корпорации смогут использовать эмоции и личность человека с целью извлечения материальной выгоды. В этой связи, заключают британские учёные, необходимо подготовить законодательную базу, в которой ввести понятие «персональных нейронных данных», обеспечив их защиту на государственном уровне.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥