Иллюстрация: Paradromics
Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) заключило шесть контрактов на разработку нейроинтерфейсов по программе Neural Engineering System Design (NESD). Эта программа ставит целью «значительно улучшить возможности для исследований нейротехнологий и обеспечить основу для новых методов лечения».
На практике DARPA стремится разработать имплантируемый нейроинтерфейс, который обеспечит «беспрецедентные разрешение сигнала и скорость передачи данных между человеческим мозгом и цифровым миром». В техзадании указано, что интерфейс должен работать как конвертор-переводчик, преобразуя электрохимические сигналы мозга в цифровой код (нули и единицы), который используется в информатике. И выполнять обратное преобразование для записи данных в мозг. Цель — коммуникационное устройство для интерфейса «мозг-компьютер» объёмом не более 1 см3.
Контракты заключены с пятью научно-исследовательскими организациями и одной коммерческой компанией:
- Университет Брауна. Декодирование нейронной обработки речи с акцентом на тон и вокализацию. Интерфейс состоит из 100 00 сенсоров (neurograin), имплантируемых на поверхность или внутрь коры головного мозга. Отдельный радиомодуль обеспечивает питание имплантата и служит хабом для передачи данных в центр управления и из центра. Там, в свою очередь, выполняется транскодирование и обработка нейронных и цифровых сигналов.
- Колумбийский университет. Биоэлектрический интерфейс в зрительной коре с помощью гибкой микросхемы КМОП со встроенным массивом электродов. На голове человека монтируется рентрансляционная стация для передачи сигнала и беспроводной передачи энергии на имплантат.
- Fondation Voir et Entendre (Фонд зрения и слуха). Интерфейс оптогенетической коммуникации между нейронами зрительной коры и искусственной ретиной высокого разрешения с видеокамерой, которая устанавливается на место глаза.
- Лаборатория Джона Б. Пирса. Изучение зрения. Интерфейс для коммуникации с модифицированными нейронами, способными к биолюминисценции и реагирующими на оптогенетическую стимуляцию.
- Калифорнийский университет в Беркли. Голографический микроскоп «светового поля», который способен записывать и модулировать активность до 1 миллиона нейронов коры головного мозга. Попытка создать модели кодирования для предсказания реакции нейронов на внешнюю визуальную и тактильную стимуляцию, а затем применить эти шаблоны для восстановления зрения у слепых пациентов или управления искусственными протезами с помощью мысленных команд.
- Paradromics, Inc. Высокоскоростной интерфейс к коре головного мозга через решётку проникающих микропроводов для стимуляции отдельных нейронов и снятия информации с них в высоком разрешении. Предполагается, что имплантат поможет восстановить речевые функции.
Диаметр каждого микропровода Paradromics менее 20 мкм
«Сегодня лучшие системы с интерфейсом „мозг-компьютер” похожи на два суперкомпьютера, которые пытаются общаться на скорости 300 бод, — говорит Филипп Альвельда (Phillip Alvelda), менеджер программы NESD. — Представьте, какие перспективы откроются, если мы обновим наши инструменты и действительно откроем канал между человеческим мозгом и современной электроникой».
Среди самых очевидных применений нового интерфейса — компенсация информации для людей с нарушениями слуха и зрения. Они смогут получать необходимую картинку и звук прямо в мозг, а её разрешение теоретически может превосходить возможности натурального человеческого зрения и слуха (например, данные для передачи можно брать со направленных микрофонов, инфракрасных камер и тепловизоров). Вероятно, такие интерфейсы найдут применение и в военном деле.
На сегодняшний день лучшие нейроинтерфейсы собирают информацию всего лишь по 100 каналам, каждый из которых объединяет информацию с десятков тысяч нейронов одновременно. В результате получается размытая и зашумлённая картинка с низким разрешением, которая не даёт возможности чётко восстановить отдельные мысли и образы из мозга. В отличие от них, программа NESD нацелена на создание нейроинтерфейсов высокого разрешения, которые позволят считывать и записывать данные чётко и точно с каждого из 1 млн отдельных нейронов.
Хотя задача считывать данные с 1 млн нейронов в отдельности выглядит фантастичной, но это количество представляет лишь крохотную долю от 86 млрд нейронов, из которых состоит мозг человека. Так что это лишь первый шаг к разгадке тайн человеческого мышления.
DARPA планирует выделить на исследования $65 млн в течение четырёх лет. В первый год разработчики сосредоточатся на концептуальных инновациях в области аппаратного и программного обеспечения, а также будут проводить опыты на животных и культивируемых клетках. На второй этапе начнутся базовые исследования, работа по миниатюризации компонентов и интеграции, а также сотрудничество с FDA по поводу регулирования новых технологий.
Разработчикам предстоит преодолеть ряд технических препятствий, но указанным шести группам удалось сформулировать свои планы и убедить DARPA, что их реально реализовать.
Комментарии (32)
akinchicantonvasilevich
11.07.2017 16:14А что насчёт введения в кровь состава, сильно реагирующего на электромагнитные колебания, который отложится в нейронах коры головного мозга? Связь посредством ФАР, индуцирующей и снимающей сигналы с отдельных нейронов. Каково? Та ещё фантастика, требующая огромных вычислительных мощностей, но зато неинвазивно, что, по мне, большой плюс.
Muradontiy
11.07.2017 19:21Магнитное поле сердца больше, вероятнее всего они останутся там, тем более если вводить внутривенно и к тому же в большей степени головной мозг состоит грубо говоря из "жира", что снижает силу и дальность магнитного поля.
Fagot63
11.07.2017 19:31В разработке есть еще микро электроды доставляемые в мозг по
проводамкаппилярам.
P.S. Разрабы пилите быстрей полное подключение, а то обычные игры на мониторе и VR шлеме уже надоели. :)
Bedal
11.07.2017 16:20Если дело пойдёт так дальше, моя клавиатура 97года выпуска так и станет последней.
Shumak78
11.07.2017 19:47мечтаю… возможности потрясают… полное слияние разумов тысяч людей… миллиардов людей…
old_bear
11.07.2017 21:51+1Я прямо представил себе слияние разумов участников Хабра…
Кстати, хороший сюжет для НФ хоррора. В центре сюжета объединённый разум хабровчан, который в первый же миг после рождения заминусил самому себе карму до схлопывания в сингулярность.
JohnSmith001
11.07.2017 22:44Да ладно. Избавиться от мышек, клавиатур и прочих костылей — уже было бы неплохо.
v_vabzd
12.07.2017 09:29Интересный у вас ход мыслей. Лично я при прочтении статьи представил себе две-три пары дополнительных рук, камеры, которые видят с лучшим качеством и в тех спектрах, где человеческие глаза сливают, да и с записью фото и видео.
Zmiy666
11.07.2017 21:30весьма неплохо звучит… жаль нельзя переписать днк так, чтоб в нейроне уже формировался органический датчик, способный передать сигнал активности — не пришлось бы вставлять провода. Типа как еще одна клеточная органелла, получающая данные о состоянии нейрона и испускающая сигнал в случае его активности.
Или использовать вирусы, которые по маркерам осядут на нейроны, но будут нести не ДНК, а детектор и передатчик, являющиеся частью их структуры. Полностью безопасно и довольно удобно… правда срок жизни такого передатчика ограничен, но всегда можно вколоть еще.
Ivanko63rus
12.07.2017 15:06жаль нельзя переписать днк
Верю в то что ДНК научатся кодировать не хуже чем сейчас Софт пишем, но скорее всего мы этого уже не увидим.
profesor08
11.07.2017 22:08-2Ждем первых интузиастов с варенным или жаренным мозгом. Никто даже вскользь не упоминает о температурах и как собираются отводить тепло от чипа, чтоб не получилось чипованных стейков. Иначе хайп мигом рассосется.
Fagot63
11.07.2017 22:25А зачем там мощный чип с высоким TDP? Аппаратный алгоритм сжатия, чтобы уменьшить количество контактов наружу при минимальной задержке.
EighthMayer
12.07.2017 09:10Приятно узнать мнение эксперта. Жаль вас не было рядом когда братья Райт самолёт конструировали. Если бы вы тогда сказали что ждёте первых авиакрушений — сегодня всё было бы гораздо лучше.
ISVLabs
12.07.2017 08:26ещё один размашистый шаг к тотальному контролю…
зы: нет, я не параноик, но реалист.
intermed
12.07.2017 11:43Пожалуй пусть тут полежит
artemspitsyn
12.07.2017 15:03очень в духе черного зеркала.
Optimuss
17.07.2017 15:01думаю, Брукер считывает будущее по каким-то своим каналам. уж очень всё сбывается.
alexmeloman
12.07.2017 13:53-1Мда… чипы в голову вживлять… Мне кажется, эта компания должна быть первой, куда стоит побыстрее сбросить атомную бомбу
voted
12.07.2017 16:13Вспомнился фильм «Лекарь: Ученик Авиценны» там тоже проблема медицины была что нельзя было хирургией заниматься, а апендицит у людей был.
Общество довольно быстро адаптирует нравственные ограничения под свои нужды, взять теже однополые браки, они уже обыденость в текущем мире, а лет так 30 назад никто бы и не подумал что такое возможно.
А по поводу вживления чего бы то нибыло, вы вкурсе что такое пирсинг? Лет 30 назад был ли он так же распространён? Так вот я думаю что через 30-50 лет чипы в голове или что то подобное будет как контактные линзы сейчас.
Но за данный момент согласен — звучит что аж мурашки по коже :)alexmeloman
13.07.2017 07:08А я ничего против лечебных целей не имею. Только надо быть просто чрезвычайно наивным человеком, чтобы думать, что это делается только в благих намерениях.
И что еще более удивительно, как на это реагирует народ на гиктаймсе. Вроде бы, технические люди, логика должна работать. Но все происходит наоборот: когда Роскомнадзор какую нибудь ерунду придумает, пишут: мы превращаемся в Северную Корею — пост буквально чуток выше. Но когда в мозг вживляют чипы (тут даже фантастом не надо быть, чтобы понять, какая будет ожидается степень контроля человека), то тут: торжество науки свободных и демократических стран, заботящихся о своих граждан.
Magistrico
12.07.2017 16:20мне сразу eve online вспоминается с их нейроинтерфейсами
с одной стороны благо с другой великое зло
Propheta13
12.07.2017 18:25Интерфейс оптогенетической коммуникации между нейронами зрительной коры и искусственной ретиной высокого разрешения с видеокамерой, которая устанавливается на место глаза
Color
Сразу представилось, как сидят заказчики над ТЗ, и обсуждают: "а давайте и обратное преобразование с записью добавим, просто ценник за преобразование и запись надвое умножим"
RuddyRudeman
Не думаю, что весь мир работает по принципу «пошумели — распилили», если вы об этом
Color
Нет, я не об этом. Просто скромно добавленное "И выполнять обратное преобразование для записи данных в мозг" сразу возникла такая картинка в воображении :)
densss2
Вы это… проверьте на всякий случай: в Вас точно ничего не имплантировали?
Color
да вроде бы не… oh shi~