DARPA rahastab kuut projekti inimese ja arvuti liidese loomisega

Ameerika Ühendriikide Kaitseministeeriumi arengutehnoloogia agentuur (ingl. Defense Advanced Research Projects Agency — DARPA) rahastab kuut organisatsiooni järgmise põlvkonna mitteinvasiivse neurotehnoloogia programmi (lühendina «N3»), mis kuulutati esmakordselt välja märtsis 2018. Programmis osalevad Battelle'i Mälestusinstituut, Carnegie Melloni Ülikool, Johns Hopkinsi Ülikooli Rakendusfüüsika Laboratoorium, Palo Alto Uurimiskeskus (PARC), Rice'i Ülikool ja Teledyne Scientific, kellel on oma teadlaste ja uurijate meeskonnad kahepoolsete neurokompuuteri liideste arendamiseks. DARPA loodab, et need tehnoloogiad võimaldavad kvalifitseeritud sõduritel tulevikus otse hallata aktiivseid küberkaitsesüsteeme ja droonide parvi ning kasutada neid keeruliste mitmeülesandeliste missioonide täitmiseks koos arvutisüsteemidega.

«DARPA valmistub tulevikuks, kus droonide, tehisintellekti ja küberoperatsioonide kombinatsioon võib viia olukordadeni, mis nõuavad otsustusprotsessi liiga kiiret tempot, et neid tõhusalt käsitleda ilma kaasaegsete tehnoloogiate abita,» ütles dr Al Emondi, N3 programmi juht. «Loo aju-masina liides, mis ei vaja kirurgilist sekkumist, et seda kasutada, saab DARPA sõjaväele anda tööriista, mis võimaldab missioonikäsutajatel mõistlikult osaleda dünaamilistes operatsioonides, mis toimuvad ülikiiretel kiirusel.»

Viimase 18 aasta jooksul on DARPA pidevalt demonstreerinud üha keerukamaid neurotehnoloogiaid, mis toetuvad kirurgiliselt implanteeritud elektroodidele, et suhelda kesknärvisüsteemi või perifeerse närvisüsteemiga. Näiteks on agentuur näidanud selliseid tehnoloogiaid nagu mõttega kontrollitavad proteesitud jäsemed ja puutetunde taastamine nende kasutajatele, tehnoloogia keeruliste psühhoneuroloogiliste haiguste, nagu depressioon, leevendamiseks ja meetod mälestuste parandamiseks ja taastamiseks. Aju kirurgilise sekkumisega kaasnevate loomulike riskide tõttu on neid tehnoloogiaid seni piiratud kasutatud vaid vabatahtlike seas, kellel on need kliinilised vajadused.

Et sõjavägi saaks kasu neurotehnoloogiatest, on vajalikud mitte-kirurgilised rakendusvõimalused, kuna on selge, et praegusel hetkel ei ole massilised kirurgilised sekkumised sõjaväe juhtkonna seas just parim idee. Sõjalised tehnoloogiad võivad tuua suurt kasu ka tavainimestele. Eliminides kirurgilise operatsiooni vajaduse, laiendavad N3 projektid potentsiaalsete patsientide ringi, kes võiksid pääseda selliste ravimeetodite, nagu ajusisene stimulatsioon, juurde neurolugemiskahjustuste ravimiseks.

N3 programmi osalised kasutavad oma uuringutes erinevaid lähenemisviise teabe saamiseks ajust ja selle edastamiseks tagasi. Mõned projektid kasutavad optikat, teised akustikat ja elektromagnetismi. Osad meeskonnad arendavad täiesti mitteinvasiivseid liideseid, mis asuvad täielikult inimese kehast väljas, teised meeskonnad uurivad kergeid invasiivseid tehnoloogiaid, kasutades nanotransduktaatoreid, mis saavad ajusse mitte-kirurgiliselt ajutiselt edastada signaale, et parandada signaali eristamist ja täpsust.

• Battelle'i instituudi meeskond, mida juhib doktor Gaurav Sharma, töötab välja minimaalselt invasiivset süsteemi, mis koosneb välist saatjast ja elektromagnetilistest nanotransdukteritest, mis viiakse huvipakkuvatesse neuronitesse mitteinvasiivselt. Nanotransduktorid muundavad neuronitest saadud elektrilised signaalid magnetilisteks signaalideks, mida saab salvestada ja töötlema väline saatja, ja vastupidi, et tagada kahesuunaline suhtlus.
• Carnegie-Melloni Ülikooli teadlased, keda juhib doktor Pulkit Grover, püüavad välja töötada täielikult mitteinvasiivset seadet, mis kasutab akusto-optikat signaalide saamiseks ajust ja elektrilisi väliuudiseid nende saatmiseks tagasi teatud neuronitesse. Meeskond kavatseb kasutada ultraheli laineid, et suunata valgust ajusse neuronite aktiivsuse tuvastamiseks. Teabe edastamiseks ajus plaanivad teadlased kasutada neuronite mittelineaarset vastust elektrilistele välja, et tagada sihtfunktsioonide rakkude lokaalne stimuleerimine.
• Johns Hopkinsi Ülikooli rakendusfüüsika laboratooriumi meeskond, mida juhib doktor David Blodgett, arendab välja mitteinvasiivset koherentset optilist süsteemi teabe lugemiseks ajust. Süsteem mõõdab optilise signaali pikkuse muutusi närvikoes, mis korreleerub otseselt neuronite aktiivsusega.
• PARC'i meeskond, mida juhib doktor Krishnan Thyagarajan, püüab välja töötada mitteinvasiivset akustilis-magnetilist seadet teabe edastamiseks ajusse. Nende lähenemine ühendab ultraheli lained magnetväljadega, et genereerida lokaliseeritud elektrilisi voolusid neuromodulatsiooniks. Hübriidne lähenemine võimaldab modulatsiooni sügavamates ajupiirkondades.
• Rice Ülikooli doktor Jacob Robinsoni juhitud meeskond püüab välja töötada minimaalselt invasiivset kahepoolset neuroliidest. Aju teabe saamiseks kasutatakse difusioonoptikat, et määrata neuronite aktiivsus, mõõtes valguse hajumist närvikoes, ning signaalide edastamiseks ajusse kavatseb meeskond rakendada magnetgeneetilist lähenemist, et muuta neuronid magnetväljadele tundlikuks.
• Teledyne'i meeskond doktori Patrick Connolly juhtimisel püüab välja töötada täielikult mitteinvasiivset integreeritud seadet, mis kasutab optiliselt pumpatud magnetomeetreid, et tuvastada väikeseid lokaliseeritud magnetvälju, mis korreleeruvad neuronite aktiivsusega, ning teabe edastamiseks kasutatakse suunatud ultraheli.

Kogu programmi jooksul tuginevad teadlased teabele, mille on esitanud sõltumatud õiguse ja eetika eksperdid, kes on nõustunud osalema N3-s ja uurima, kuidas uusi tehnoloogiaid saaks kasutada sõjaväe ja tsiviilisikute jaoks. Lisaks teevad föderaalreguleerivad asutused koostööd DARPA-ga, et aidata teadlastel paremini mõista, millal ja millistel tingimustel saavad nende seadmed inimkatseid läbida.

„Kui programm N3 on edukas, saame kanda kinnitada kantavad neuroliidese süsteemid, mis suudavad luua ühenduse ajuga vaid mõne millimeetri kauguselt, tuues neurotehnoloogiad kliinikust välja ja tehes need kergemini kättesaadavaks riikliku julgeoleku eesmärkidel,” räägib Emondi. „Nii nagu sõdurid kannavad kaitse- ja taktikalisi riideid, saavad nad tulevikus kanda neuroliidese peakomplekti ning kasutada tehnoloogiat vajalikul eesmärgil, ning siis lihtsalt instruktsiooni lõpetamisel seadmest eemale tõrjuda.”

Allikas: 3dnews.ru