DARPA финансира шест проекта за разработка на интерфейси човек-компютър

Управлението на перспективни изследователски проекти на Министерството на отбраната на САЩ (на английски Defense Advanced Research Projects Agency — DARPA) ще финансира шест организации в рамките на програмата Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (съкратено «N3» и в превод «Следно поколение нехирургическа нейротехнология»), обявена за пръв път през март 2018 година. В програмата ще участват Мемориалният институт Баттелла, Университетът Карнеги — Мелон, Лабораторията по приложна физика на Университета Джон Хопкинс, Изследователският център Пало Алто (PARC), Университетът Райс и компанията Teledyne Scientific, които разполагат с собствени екипи от учени и изследователи в областта на разработването на двустранни неврокомпютърни интерфейси. DARPA очаква, че тези технологии в бъдеще ще позволят на квалифицираните военни да управляват директно активни системи за киберзащита и роювекруси безпилотни летателни апарати, както и да ги използват за съвместна работа с компютърни системи при изпълнението на сложни многозадачни мисии.

«DARPA се подготвя за бъдеще, в което комбинацията от безпилотни системи, изкуствен интелект и кибероперации може да доведе до ситуации, изискващи твърде бързо взимане на решения, за да се справим ефективно с тях без помощта на съвременни технологии» — каза доктор Ал Емонди (Dr. Al Emondi), мениджър на програмата N3. «Създавайки достъпен интерфейс мозг-машина, който не изисква хирургическа намеса, за да бъде използван, DARPA ще може да предостави на армията инструмент, който позволява на командирите на мисии осмислено да участват в динамични операции, които се провеждат с много бързи темпове».

През последните 18 години DARPA редовно демонстрира все по-усъвършенствани невротехнологии, които разчитат на хирургически имплантирани електроди за взаимодействие с централната или периферната нервна система. Например, Агенцията е демонстрирала технологии като мисловен контрол на протезни крайници и възстановяване на осезаемостта за техните потребители, технология за облекчаване на трудно лечими психоневрологични заболявания, като депресия, както и методи за подобряване и възстановяване на паметта. Поради неотменимите рискове, свързани с хирургическите интервенции в мозъка, тези технологии все още се използват ограничено, само за доброволци с клинична необходимост от тях.

За да може армията да извлече полза от невротехнологиите, необходими са нехирургически варианти на тяхното приложение, тъй като е очевидно, че масовите хирургически интервенции сред военното командване в момента не изглеждат като добра идея. Военните технологии могат също така да доведат до голяма полза и за обикновените хора. Като премахват необходимостта от хирургичната операция, проектите N3 разширяват кръга от потенциални пациенти, които биха могли да имат достъп до методи на лечение, като дълбока стимулация на мозъка за лечение на неврологични заболявания.

Участниците в програмата N3 използват различни подходи в своите изследвания, за да извлекат 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 напълно извън тялото на човека, докато други изследват слабо инвазивни технологии, използващи нанопревключватели, които временно могат да бъдат доставени не хирургически в мозъка за подобряване на резолюцията и точността на сигнала.

• Екипът на Института Бателла, ръководен от доктор Гаурава Шарма (Dr. Gaurav Sharma), се стреми да разработи минимално инвазивна система, която включва външен приемопредавател и електромагнитни нанопреводници, които нехирургично се доставят до интересуващите неврони. Нанопреводниците ще преобразуват електрическите сигнали от невроните в магнитни сигнали, които могат да бъдат записани и обработени от външния приемник, и обратно, за да осигурят двупосочна комуникация.
• Изследователите от Университета Карнеги — Меллон, ръководени от доктор Пулкит Гровер (Dr. Pulkit Grover), работят за разработването на напълно неинвазивно устройство, което използва акустооптичен подход за извличане на сигнали от мозъка и електрически полета за тяхното връщане 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 нелинейния отговор на невроните на електрически полета, за да осигурят локална стимулация на целевите клетки.
• Колективът на Лабораторията по приложна физика на Университета Джон Хопкинс, ръководен от доктор Дейвид Блоджет (Dr. David Blodgett), разработва неинвазивна, когерентна оптична система за извличане на информация от мозъка. Системата ще измерва измененията в дължината на оптичния сигнал в нервната тъкан, които пряко корелират с невронната активност.
• Екипът 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 комбинира ултразвукови вълни с магнитни полета, за да генерира локализирани електрически токове за невроподобрение. Хибридният подход позволява модулация в по-дълбоки области на мозъка.
• Отборът от Университета Райс, ръководен от д-р Джейкоб Робинсън (Dr. Jacob Robinson), се стреми да разработи минимално инвазивен двупосочен невропротез. За получаване на информация от мозъка ще се използва дифузна оптична томография, за да се определи невронната активност чрез измерване на разсейването на светлината в нервната тъкан, а за предаване на сигнали към мозъка отборът планира да приложи магнитно-генетичен подход, който да направи невроните чувствителни към магнитни полета.
• Отборът Teledyne, начело с д-р Патрик Конноли (Dr. Patrick Connolly), има за цел 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 се използва фокусирана ултразвук.

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

„Ако програмата N3 бъде успешна, ще получим носими системи за невропротези, които ще могат да установят връзка с мозъка на разстояние от само няколко милиметра, прехвърляйки невротехнологиите извън клиниката и правейки ги по-достъпни за практическо използване с цел национална сигурност“, казва Емонди. „Подобно на това как военнослужещите носят защитно и тактическо оборудване, в бъдеще те ще могат да носят наушник с невропротеза и да използват технологията за необходимите им цели, след което просто да оставят устройството настрана след завършване на мисията.”

Източник: 3dnews.ru