DARPA финансира шест проекта за създаване на интерфейс човек-компютър

Управлението на перспективни изследователски проекти на Министерството на отбраната на САЩ (на англ. Defense Advanced Research Projects Agency — DARPA) ще финансира шест организации в рамките на програмата Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (съкратено „N3“ и в превод „Следващо поколение нехирургическа нейротехнология“), обявена за пръв път през март 2018 година. В програмата ще участват Мемориалният институт Баттелла, Университетът Карнеги — Мелън, Лабораторията по приложна физика на Университета Джон Хопкинс, Изследователският център Пало Алто (PARC), Университетът Райс и компанията Teledyne Scientific, които разполагат със собствени отбори от учени и изследователи в областта на разработването на двупосочни невропроцесори. DARPA смята, че тези технологии в бъдеще ще позволят на квалифицираните военни да управляват директно активни киберзащитни системи и рояци безпилотни летателни апарати, а също така да ги използват за съвместна работа с компютърни системи при изпълнение на сложни многозадачни мисии.

„DARPA се подготвя за бъдещето, в което комбинация от безпилотни системи, изкуствен интелект и кибероперации може да доведе до ситуации, изискващи прекалено бързо вземане на решения, за да могат ефективно да се справят без помощта на съвременни технологии“ — каза доктор Ал Емонди (Dr. Al Emondi), мениджър на програмата N3. „Създавайки достъпен интерфейс между мозъка и машината, който не изисква хирургическа намеса, DARPA ще може да предостави на армията инструмент, позволяващ на командирите на мисии смислено да участват в динамични операции, които се извършват с изключително високи скорости“.

През последните 18 години DARPA редовно демонстрира все по-изискани невротехнологии, които разчитат на имплантирани хирургически електроди за взаимодействие с централната или периферната нервна система. Например, агенцията показа технологии като контрол на протезирани крайници с мисъл и възстановяване на чувството за осезание за техните потребители, технологии за облекчаване на трудноизлечими психоневрологични заболявания, като депресия, както и метод за подобряване и възстановяване на паметта. Поради неотменимите рискове при хирургични интервенции в мозъка, тези технологии досега са били използвани ограничено при доброволци с клинична необходимост.

За да може армията да извлече ползи от невротехнологиите, са необходими нехирургични варианти за тяхното приложение, тъй като очевидно масовите хирургически интервенции сред военното командване не изглеждат като добра идея. Военните технологии също биха могли да донесат значителна полза и на обикновените хора. Премахвайки необходимостта от хирургична операция, проектите N3 разширяват кръга от потенциални пациенти, които биха могли да получат достъп до методи на лечение, като дълбока стимулация на мозъка за лечение на неврологични заболявания.

Участниците в програмата N3 използват различни подходи в изследванията си, за да получат информация от мозъка и да я предадат обратно. В някои проекти се използва оптика, в други акустика и електромагнетизъм. Част от екипите разработват напълно неинвазивни интерфейси, които са изцяло извън тялото на човека, а други екипи изследват слабо инвазивни технологии с помощта на нанотрансдюктори, които могат временно да бъдат доставени в мозъка без хирургическа намеса, за да подобрят разрешението и точността на сигнала.

• Екипът на института Баттелла под ръководството на доктор Гаурава Шарма (Dr. Gaurav Sharma) се стреми да разработи минимално инвазивна система, която включва външен приемопредавател и електромагнитни нанотрансдуктори, които нехирургически се доставят до интересуващите неврони. Нанотрансдукторите ще преобразуват електрическите сигнали от невроните в магнитни сигнали, които могат да бъдат записани и обработени от външен трансивер, и обратно, за да осигурят двупосочна връзка.
• Изследователи от Университета Карнеги — Меллона, ръководени от доктор Пулкит Гровер (Dr. Pulkit Grover), се стремят да разработят напълно неинвазивно устройство, което използва акустооптичен подход за получаване на сигнали от мозъка и електрически полета за тяхното изпращане обратно в конкретни неврони. Екипът ще използва ултразвукови вълни, за да насочва светлина в мозъка за откриване на невронна активност. За предаване на информация в мозъка учените планират да използват нелинеен отговор на невроните на електрически полета, за да осигурят локална стимулация на целевите клетки.
• Колективът на Лабораторията по приложна физика на Университета Джона Хопкинс, ръководен от доктор Дейвид Блоджет (Dr. David Blodgett), разработва неинвазивна когерентна оптична система за четене на информация от мозъка. Системата ще измерва изменения в дължината на оптичния сигнал в нервната тъкан, които пряко корелират с невронната активност.
• Екипът на PARC, ръководен от доктор Кришнан Тьягараджан (Dr. Krishnan Thyagarajan), се стреми да разработи неинвазивно акустично-магнитно устройство за предаване на информация в мозъка. Техният подход обединява ултразвукови вълни с магнитни полета, за да генерира локализирани електрически токове за неиромодулация. Хибридният подход дава възможност за модулация в по-дълбоки области на мозъка.
• Екипът на Университета Райс, ръководен от д-р Джейкоб Робинсън, се стреми да разработи минимално инвазивен двунаправлен невронен интерфейс. За получаване на информация от мозъка ще се използва дифузна оптична томография за определяне на невронната активност, като се измерва разсейването на светлината в нервната тъкан, а за предаване на сигнали към мозъка екипът планира да приложи магнитно-генетичен подход, за да направи невроните чувствителни към магнитни полета.
• Екипът на Teledyne, ръководен от д-р Патрик Конноли, се стреми да разработи напълно неинвазивно интегрирано устройство, което използва магнитометри с оптична накачка, за откриване на малки локализирани магнитни полета, които корелират с невронната активност, а за предаване на информация ще бъде използван фокусираният ултразвук.

През цялата програма изследователите ще разчитат на информация, предоставена от независими експерти по правни и етически въпроси, които са се съгласили да участват в N3 и да проучат потенциалните възможности за използване на новите технологии от военните и цивилното население. Освен това, федералните регулаторни органи също си сътрудничат с DARPA, за да помогнат на учените по-добре да разберат кога и при какви условия техните устройства ще могат да бъдат тествани върху хора.

„Ако програмата N3 бъде успешна, ще получим носими системи за невронни интерфейси, които ще могат да установяват свързаност с мозъка на разстояние само от няколко милиметра, пренасяйки невротехнологиите извън клиниката и правейки ги по-достъпни за практическо ползване с цел национална сигурност“, разказва Емонди. „Подобно на това как военнослужещите носят защитно и тактическо снаряжение, в бъдеще те ще могат да сложат слушалка с невронен интерфейс и да използват технологията за нуждите си, а след това просто да оставят устройството настрана, след завършване на мисията“.

Източник: 3dnews.ru