Нейротехнологии
 Скачать 22.21 Kb.
|
|
Слайд 1 Здравствуйте (представиться) сегодня у нас тема мастер классов нейротехнологий и современные нейроинтерфейсы для практического применения, я расскажу вам что это такое и для чего применяется, а ребята после расскажут как это создается Слайд 2 Нейротехноло́гии — это любые технологии, которые оказывают фундаментальное влияние на то, как люди понимают мозг и различные аспекты сознания, мыслительной деятельности, высших психических функций. Включают в себя также технологии, которые предназначены для улучшения и исправления функций мозга и позволяют исследователям и врачам визуализировать мозг. Слайд 3 К нейротехнологиям относится и нефроинтерфейсы, о которых мы сегодня и будем говорить Нейроинтерфейс (или интерфейс «мозг — компьютер») — это устройство и технология для обмена информацией между мозгом и внешним устройством: компьютером, смартфоном, экзоскелетом или протезом, бытовыми приборами, инвалидной коляской или искусственными органами чувств. Вы можете часто их наблюдать в фильмах, играх, книгах о будущем и во всех таких произведениях, однако нейроинтерфейсы не такие уже и далекие технологии на данный момент Для чего же создают нейроинтефейсы, ну во первых это конечно же помощь человеку в каких то бытовых задачах, но куда как важнее это помощь людям лишенным возможности выполнять какие то действия, сейчас я говорю о людях без конечностей, или немых людях, и вообще о категории людей которых называют людьми с ограниченными возностями. Благодаря нейроинтерфесам они перестанут испытывать трудности в своих повседневных задачах. Ну и конечно же не стоит забывать сферу развлечений, это различные игры, виртуальная реальность и тому подобные сферы, поскольку все люди любят развлекаться. Слайд 4 Давайте теперь с вами рассмотрим 3 видео фрагмента из реальной жизни Это видео университета миннисоты сша тут мы увидим как люди управляют рукой только лишь силой мысли и передвигают предметы ( шо нибудь там еще нести, хотя там музыка можно минуту молчать) Слайд 5 На этом видео уже готовый прибор фирмы nextmind и тут мы увидим, что человек без пульта лишь силой зрения и мысли, управляет телевизором Слайд 6 На это видео тоже видим продукцию фирмы некст майн и тут человек играет в простую игру, это очень старая игра, не знаю играли вы в такую или нет, но вот люди постарше если и не играли, то видели ее наверняка, тут надо подстреливать уток, и человек с устроиством на голове стреляет по уткам с помощью зрения Слайд 7 А теперь давайте посмотрим последнее видео это от cybernetics ink Этотого мужчину зовут Мэтью Бэйгл, он парализован, ему виживили чип, и теперь он может силой мысли управлять робо рукой, и это видиео было снято 5 лет тому назад Слайд 8 Теперь давайте перейдем более к теоритической составляющей, рассмотрим вообще какие типо нейроинтерфейсов бывают По типу взаимодействия нейроинтерфейсы бывают однонаправленные и двунаправленные. Первые либо принимают сигналы от мозга, либо посылают их ему. Вторые могут и посылать, и принимать сигналы одновременно. Однонаправленные уже существуют и функционируют, тогда как двунаправленные пока что представлены только в виде концепции. По расположению различают инвазивные, малоинвазивные и неинвазивные нейроинтерфейсы. Первые (инвазивные) вживляют в мозг (пример это последнее видео с мэтью, когда он управлял роборукой), вторые располагают на поверхности мозга, а треть — на голове ( как прибор фирмы next mind). Чем ближе к мозгу расположены электроды нейроинтерфейсов, тем лучше они передают сигнал. С точки зрения функций выделяют нейроинтерфейсы для управления чем-либо с помощью мозга или для восстановления/дополнения его функций. Последнее актуально при поражениях мозга при рассеянном склерозе, деменции, болезни Альцгеймера (забывает человек что либо) или Паркинсона (трясутся конечности). Слайд 9 Как работают нейроинтерфейсы Однонаправленные нейроинтерфейсы — или интерфейсы «мозг-компьютер» — регистрируют электроэнцефалограмму — то есть электрическую активность мозга. Образуя нейронные связи и передавая сигналы между нейронами, наш мозг излучает электрические импульсы. Прямо как компьютер посылает импульсы. Эту электроэнцефалограмму расшифровывает компьютер и преобразует в команды для системы или внешних устройств. Инвазивные нейроинтерфейсы в виде маленьких пластинок с электродами вживляют в кору головного мозга. Неинвазивные размещают на голове в виде шлема или отдельных электродов. Для улучшения проводимости их иногда смачивают водой или специальным гелем. Чтобы расшифровать импульсы мозга, ученые используют алгоритм, который сам вычленяет нужные сигналы или дает готовые параметры, которые система ищет в потоке данных. В первом случае интерфейс с большей вероятностью сможет предсказать, о каком движении думает человек. Во втором случае для точного результата нам нужно хорошо понимать, как именно то или иное намерение проявляется в сигнале мозга. К сожалению, пока что этот вопрос не до конца изучен. В нейроинтерфейсах с двусторонней связью (которые пока что слабо разработаны) информация в виде данных о работе мозга, звуков, образов, тактильных ощущений передается в компьютер, затем анализируется и передается в мозг — при помощи стимуляции клеток центральной и периферической нервной системы. Слайд 10 Давайте теперь рассмотрим, какие компании и чем занимаются, чтобы вы себе представляли Emotiv Systems в 2009 году разработала Emotiv EPOC — нейроинтерфейс в виде шлема с 14 электродами, регистрирующий 13 частот мозга, сокращения мышц и движения головы с помощью двух гироскопов. Он распознает эмоциональное состояние и уровень стресса, помогая создавать 3D-модели мозга и диагностировать психические расстройства. Neurable — компания, создающая «многофункциональные нейротехнологические инструменты, которые интерпретируют человеческие намерения, измеряют эмоции и обеспечивают телекинетический контроль над цифровым миром». Одним из таких инструментов стала специальная считывающая импульсы мозга гарнитура для VR-игр. Компания уже собрала $6 млн на следующую разработку VR-очков, которые пригодятся в самых разных сферах — например, в строительстве или управлении транспортом. NeuroSky выпускает мобильные ЭЭГ-гарнитуры MindWave для анализа активности мозга. Ее используют, чтобы играть в игры или управлять героями интерактивных фильмов. Чуть позже появились наушники MindSet, для тех же целей. Канадская InteraXon одной из первых в 2014 году вышла на рынок с Muse — мобильной ЭЭГ-гарнитурой с четыремя электродами, которые взаимодействуют со смартфоном или компьютером. Гарнитура помогает улучшить концентрацию и медитировать, преобразуя сигналы мозга в звуки. Международные корпорации тоже разрабатывают свои нейроинтерфейсы. Например, Nissan внедряет подобные технологии для улучшения управляемости и безопасности автомобиля на дороге. Такой нейрошлем помогает лучше реагировать на изменение ситуации, предсказывая реакцию и действия водителя. Слайд 11 Также этим занимаются и Facebook ведет разработки технологии, которая поможет пользователям публиковать посты и комментарии без помощи клавиатуры. В первую очередь, эта функция будет полезна парализованным людям: благодаря ей они смогут печатать со скоростью 100 слов в минуту, что в пять раз быстрее, чем набор на смартфоне. Нейроинтерфейс будет неинвазивным, а над разработкой системы его управления трудятся ведущие университеты и исследовательские лаборатории США. Они занимаются алгоритмами машинного обучения для распознавания и визуализации нейронных сигналов. Среди инвазивных нейроинтерфейсов самый известный — нейрочип от Neuralink Илона Маска. Еще в 2016-м, когда стартовал проект, бизнесмен утверждал: «Все мы практически уже киборги». Слайд 12 В нашей стране такж е ведутся разработки например В нашей стране исследованиями нейроинтерфейсов занимается лаборатория нейрофизиологии и нейроинтерфейсов МГУ им. М.В Ломоносова. Благодаря этому появился «Нейрочат» — технология, которая позволяет людям с ограниченными возможностями общаться при помощи голосовых или текстовых сообщений. Компания Innovative Brain Solutions (iBrain) создает нейроинтерфейсы для постинсультной реабилитации, а также для улучшения спортивных результатов с помощью ИИ. Компания Neurobotics разрабатывает устройства, которые позволяют управлять квадрокоптером, а также — медитировать, улучшать когнитивные способности и диагностировать ментальные нарушения с помощью мозговых импульсов. Слайд 13 Проблемы которые испытывает эта технологическое решение и их не мало на данный момент 1)Риск для здоровья. Нейроинтерфейс относится к инвазивным и полуинвазивным устройствам. Во-первых, есть риск повредить мозг при вживлении чипа. Поэтому Neuralink предлагает имплантировать чипы при помощи лазерного луча, а не сверления. Во-вторых, в месте контакта мозга с электродами нервная ткань отмирает. Решением могут стать специальные вещества, которыми можно покрывать микросхемы, и тогда они будут «обрастать» нервными тканями. Другой вариант — биоразлагамые сенсоры, которые со временем растворяются. 2)Питание. Пока до конца не ясно, откуда инвазивные устройства будут получать энергию. Источником может стать наш организм: при работе мышцы выделяют энергию, которой достаточно для питания мини-устройств. Например, при дыхании выделяется 1 Вт, а при ходьбе — 50 Вт. 3)Неточность. Во-первых, в плотной мозговой ткани очень трудно найти нужный нерв, чтобы подключить к нему электрод. Во-вторых, неинвазивные нейроинтерфейсы, помимо релевантных импульсов, считывают множество шумов, которые еще нужно уметь отделить. 4)Кибербезопасность. Пока нейроинтерфейсы еще не управляют нашим мозгом и не умеют читать мысли, но в будущем взлом данных с таких устройств может стать серьезной проблемой. 5)Сервис. На рынке пока что нет квалифицированных технических специалистов, которые бы умели работать со сложными нейроинтерфейсами. 6)Сложность задачи. Главная же проблема заключается в том, что мы до сих пор не понимаем, как работает наш мозг. Поэтому мы не умеем на 100% точно расшифровывать сигналы, которые он передает. Возможно, эту проблему удастся решить с помощью машинного обучения. Слайд 14 На данный момент ведется много разработок, в частности соединяются такие технологии как VR и нейроинтерсфейсы, вы наверное слышали о ВиАр, когда надеваешь шлем и видишь скажем игру изнутри да, и с помощью джойстиков производишь какие то действия, однако сейчас у такого подхода очень много минусов, в частности вы можете случайно что то сломать нечайно, поскольку потеряете в пространстве у себя дома из за шлема, а теперь представья, что вы ложитесь на диване например, одеваете шлем и переноситесь в игру и играете, при этом не двигаясь в реальном мире да, вы тут просто лежите, а там вы едете на скорости 200км в час на спорт каре, звучит наверное как фанстастика да, Слайд 15 но давайте вспомним например Братьев райт (Уилбур и Орвил Райты) которые в 1903 году изобрели самолет, тогда их считали безумацами и что у них ничего не получится, а теперь самая большая проблема это купить билет на самолет и не опоздать в аэропорт. Полететь куда либо, не является огромной задачей. Слайд 16 Или вспомним компанию IBM, которая разработала первый персональный компьютер, тогда многие скептически относились к этому, а сейчас он не является предметом супер роскоши. Мы с вами живем в век технического прогресса, и очень велики шансы того, что через 10-15 лет нейротехнологии и нейроинтерфейсы, станут такой же обыденностью как и телефоны. Слайд 17 На этом у меня все, передаю слово ребятам, которые уже покажут вам как непосредственно создаются такие технологии. |