Мировая наука уже длительное время ломает голову над пониманием устройства и принципов работы человеческого мозга. Этот чрезвычайно сложный орган является объектом изучения во многих исследованиях.

Примерами могут быть Brain Initiative и Human Brain Project, которые стоят на пересечении таких областей, как медицина, биология и нейроинформатика.

На сегодняшний день рынок нейротехнологий оценивается в 180 миллиардов долларов, и эксперты прогнозируют, что эта цифра вырастет до 1 триллиона к 2035 году.

/ Salford University / Flickr / CC

Спектр применимости и перспективы

Нейроразработки активно применяются в медицине для создания разного рода имплантов — кохлеарных для улучшения слуха и нейронных, помогающих восстановить зрение. Также нейротехнологии применяются в военном секторе, игровой индустрии (комплексы для развития когнитивных способностей) и образовании.

Весной 2013 года в Сан-Франциско проводилась конференция NeuroGaming Conference & Expo, во время которой 18 компаний со всего мира продемонстрировали «нейрологические» достижения в области развлечений. Например, композитор Ричард Варп (Richard Warp) представил систему NeuroDisco, которая с помощью специальной гарнитуры позволяла слушателю микшировать музыку, реагируя на изменение его эмоционального состояния.

Подобные конференции проводятся и в сфере образования. Например, во время семинара «Нейротехнологии: Улучшение человеческого мозга и изменение облика общества», проводимого институтом политических исследований PIPS, ученые делились своими мыслями о том, как новые технологии помогут улучшить когнитивные способности человека с помощью биологических, химических и сенсомоторных решений.

Что касается России, то здесь наиболее интенсивно развивающимся направлением остается нейромедтехника. Например, отечественная компания «Нейробиотикс» разработала интерфейс взаимодействия «мозг — компьютер», который дает парализованным пациентам возможность управлять экзоскелетами с помощью электроэнцефалограмм. Достижение было опробовано в рамках соревнования Сybathlon для «спортсменов-киборгов».


Еще одна компания, работающая в этой области, — «Моторика», которую основал выпускник факультета Точной механики и технологий Университета ИТМО Илья Чех. Команда работает над созданием доступных протезов с использованием 3D-печати, чтобы помочь детям с травмами рук.

При этом «Моторика» занимается разработкой и бионических протезов, которыми можно управлять сигналами нервной системы, снимаемыми с предплечья. Разработчики планируют запустить в продажу первый российский бионический протез целой руки, и на сегодняшний день уже создан протез кисти, который успешно прошел тестирование.

Еще одной перспективной областью развития нейротехнологий является сектор образования. По прогнозам специалистов группы «Нейронет», занимающейся развитием интернета, электронное обучение в скором времени найдет применение для нейровычислительных интерфейсов. Шлемы виртуальной реальности начнут следить за психоэмоциональным состоянием студента, предотвращая «перегорание».

«Популярность онлайн-обучения растет год от года, но есть и ряд проблем: до сих пор онлайн-курсы успешно заканчивают не более 5% слушателей, — комментирует заведующая кафедрой Компьютерных образовательных технологий Университета ИТМО Любовь Лисицына. — Путь к решению проблемы низкой результативности онлайн-курсов лежит в развитии технологий электронного обучения, в использовании новых моделей и методов для реализации нейроинтерфейсов с целью расширения ресурсов мозга».

Поэтому сотрудниками Университета ИТМО ведутся разработки по созданию специальных программно-аппаратных комплексов для исследования поведения человека во время обучения. В компании «Нейронет» заявляют, что нейротехнологии являются перспективным и многообещающим направлением. Они также предполагают, что в 2035 году сфера нейрообразования на мировом рынке будет оцениваться в 280 миллиардов долларов.

Особенности подготовки специалистов по нейротехнологиям

Международное аналитическое агентство Мarkets and markets провело исследование и выяснило, что одним из главных ограничивающих факторов роста рынка нейротехнологий является недостаток квалифицированных технических экспертов для разработки и поддержки сложных нейроинтерфейсов. При этом, как считают в аналитической компании Allied Market Research, к 2020 году разработка нейротехнологий станет одним из самых наукоемких процессов.

В первую очередь это связано с тем, что нейротехнологии стоят на пересечении компьютерных наук, биологии, медицины, материаловедения и машиностроения. Чтобы преуспеть в этой области недостаточно просто уметь программировать — необходимо знать устройство центральной нервной системы, понимать, как функционирует мозг, и разбираться в особенностях работы человеческого организма в целом.

Объединить эти области знаний решили в Университете ИТМО. С 2017 года на кафедре Компьютерных образовательных технологий появится новая программа бакалавриата «Нейротехнологии и программирование». Как отмечает Любовь Лисицына, на текущий момент в России нет ничего подобного, а решение об открытии является реакцией на запросы рынка труда.

Что будут уметь выпускники?

Первый блок программы обучения включает в себя программирование на нескольких языках с применением пакетов специализированного ПО и спецификаций. В основе второго блока лежит ознакомление с результатами научных исследований Университета ИТМО, связанных с нейротехнологиями.

«За время курса студент приобретет навыки создания программных систем с использованием нейроинтерфейсов для решения разных задач. Например, для идентификации личности, для определения эмоционального состояния человека, для развития когнитивных функций», — рассказывает Любовь Лисицына. Таким образом, выпускник будет не только хорошим программистом, но и получит знания об искусственном интеллекте, биометрии, аффективных вычислениях.

Получить дополнительную информацию о содержании программы «Нейротехнологии и программирование», а также задать вопрос напрямую можно на сайте кафедры.

---

P.S. О чем еще мы пишем на Хабре:

• Программист без диплома: что может и чего не может дать «домашнее обучение» в IT
• Как проектируют программы: от UML до автоматного подхода
• Большое интервью: как поступить в Университет ИТМО