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.

Источник: https://m.geektimes.ru/post/290983/

Нейрогарнитуры становятся новым инструментом хакера. На конференции Financial Cryptography and Data Security 2017 сотрудники Университета Алабамы в Бирмингеме выступили с докладом, в котором призвали внимательнее отнестись к электроэнцефалографам, приборам, считывающим электрическую активность мозга.

Учёные считают, что с помощью таких устройств злоумышленники могут узнавать персональную информацию — логины, пароли и PIN-коды. Электроэнцефалографы (ЭЭГ) совсем недавно вышли из стен медицинских учреждений как приборы для снятия электроэнцефалограммы и стали набирать популярность среди геймеров. Последние используют их в качестве интерфейса «мозг-компьютер» для управления роботизированными игрушками, а также как возможность играть в специально созданные видео-игры.
Стоимость таких устройств варьируется от 150 до 800 долларов США. Британские исследователи предупреждают, что при параллельном использовании такого нейроинтерфейса и проверке банковского счета или совершении внутриигровой покупки, устройства могут быть уязвимы для хакеров. С помощью вредоносной программы злоумышленники могут довольно точно определять пароли. Используя ЭЭГ с визуальной информацией о человеке, а также о движении пальцев, рук и головы, программа может считывать данные с двух использованных электроэнцефалографов после определенной «тренировки», которая происходит посредством ввода пользователем некого набора символов.
В эксперименте авторы ввели 200 символов, обучив алгоритм угадывать PIN, и получили верный код в одном из десяти случаев только на основе данных ЭЭГ. Без какой-либо информации вероятность изменялась до 1/10000, а шестизначные пароли система верно угадывала в одном случае из 500. По словам руководителя исследования, Нитеша Саксена, популярность ЭЭГ-гарнитур растет, они применяются все чаще и во всё более разнообразных областях, поэтому они неизбежно станут частью нашей повседневной жизни, мы будем использовать их совместно с другими приборами. Уже сейчас геймер, управляя при помощи нейрогарнитуры какой-нибудь игрой может сделать паузу для того, чтобы сделать встроенную в игру покупку. Например, докупить персонажу оружие или жизни. И в этот момент его банковская карта становится уязвимой.
Важно анализировать потенциальные угрозы для безопасности и приватности, связанные с развивающимися технологиями для того, чтобы пользователи больше знали о своих рисках и для того, чтобы развивать работоспособные методы противодействия вредоносным атакам.
Текст: Екатерина Заикина http://neuronovosti.ru/brainhack/

Neuralink - компания основанная Илоном Маском, целью которой является создание нейроинтерфейса позволяющего объединить человеческий мозг и компьютер. И вот кто будет осуществлять задуманное:

Пол Меролла, который провел последние семь лет в роли ведущего конструктора чипов в IBM по программе SyNAPSE, где руководил разработкой чипа TrueNorth — одного из крупнейших CMOS-устройств в истории по числу транзисторов, если что. Пол рассказал мне, что его область работы называлась нейроморфной, а цель — создавать транзисторные схемы, основанные на принципах архитектуры мозга.

Ванесса Толоса, эксперт по микросборке команды Neuralink, один из ведущих исследователей биосовместимых материалов в мире. Работа Ванессы включает в себя проектирование биосовместимых материалов на основе принципов индустрии интегральных схем.

Макс Ходак, который работал над разработкой нескольких инновационных технологий НКИ в лаборатории Мигеля Николелиса в Дьюке, а также два раза в неделю ездил в колледж для запуска Transcriptic, «роботизированной облачной лаборатории для естественных наук», которую сам и основал.

Ди Джей Сео, который в своих 20 с лишним лет разработал в Калифорнийском университете в Беркли ультрасовременную новую концепцию НКИ под названием «нейронная пыль» — крошечные ультразвуковые сенсоры, которые могут обеспечить новый способ записи мозговой деятельности.

Бен Рапопорт, эксперт по хирургии в Neuralink, а также ведущий нейрохирург. Еще у него есть степень доктора электротехники в Массачусетском технологическом институте, позволяющая ему пропускать свою работу нейрохирурга «через линзу имплантируемых устройств».

Тим Хэнсон, которого коллега представил как «одного из лучших инженеров по всему миру на планете». Он самоучка, но благодаря своим знаниям материаловедения и методам микрофабрикации, ему удалось создать некоторые ключевые технологии, которые будут использоваться в Neuralink.

Флип Сабес, ведущий научный сотрудник, лаборатория которого в Калифорнийском университете в Сан-Франциско заложила новую почву для НКИ, объединив «кортикальную физиологию, вычислительное и теоретическое моделирование, а также психофизику и физиологию человека».

Тим Гарднер, ведущий научный сотрудник Бостонского университета, лаборатория которого работает над внедрением НКИ у птиц, чтобы изучить «как сложные песни собираются из элементарных нейронных единиц» и узнать «о связях между паттернами нейронной активности в разных временных масштабах». Тим и Флип оставили свои штатные должности, чтобы присоединиться к команде Neuralink.

Ну и сам Илон, генеральный директор и член команды. Пост генерального директора выделяет этот проект на фоне остальных, которые он недавно запустил, и помещает Neuralink в наивысший приоритет для него, где обитают только SpaceX и Tesla. Когда дело доходит до неврологии, Илон обладает наименьшими техническими знаниями в команде — но ведь и SpaceX он начинал без особых технических знаний и быстро стал сертифицированным ракетным специалистом, читая и задавая вопросы экспертам в своей команде. То же самое произойдет и здесь.

Нейрокомпьютерным интерфейсом называют технологию обмена информацией между мозгом и электронным устройством, например, компьютером. В однонаправленных интерфейсах внешние устройства могут либо принимать сигналы от мозга, либо посылать ему сигналы. Двунаправленные интерфейсы позволяют мозгу и внешним устройствам обмениваться информацией в обоих направлениях.

Сегодня нейроинтерфейсы способны успешно выполнять некоторые задачи, но назвать это подключением компьютера к мозгу никак нельзя. Пока применение нейрокомпьютерных интерфейсов ограничивается научно-исследовательскими работами в довольно узких рамках медицинских работ. Изменить ситуацию намерена новая компания Neuralink, сотрудниками которой являются несколько именитых учёных, специализирующихся в нейрофизиологии.

Маск сообщил, что компания займётся разработками в области лечения эпилепсии, депрессии и болезни Паркинсона. Для этого учёным придётся разработать высокоскоростной нейроинтерфейс, который позволит людям подключаться к компьютеру без промежуточных устройств. В перспективе Neuralink надеется найти способ улучшить производительность человеческого мозга за счёт компьютера.