DARPA finansierar sex projekt för att skapa människa-datorgränssnitt

Den amerikanska försvarsministeriets förvaltning för framtida forskningsprojekt (på engelska Defense Advanced Research Projects Agency — DARPA) kommer att finansiera sex organisationer inom ramen för programmet Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (förkortat "N3" och översatt "Nästa generation icke-kirurgisk neuroteknologi"), som först tillkännagavs i mars 2018. Programmet kommer att involvera Battelle Memorial Institute, Carnegie Mellon University, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Palo Alto Research Center (PARC), Rice University och Teledyne Scientific, som alla har egna team av forskare och specialister inom utveckling av bidirektionella neurodatorgränssnitt. DARPA förväntar sig att dessa teknologier i framtiden kommer att möjliggöra kvalificerade militärer att direkt styra aktiva cybersäkerhetssystem och svärmar av obemannade flygplan, samt använda dem för samarbete med datorsystem under genomförande av komplexa flermålsuppdrag.

"DARPA förbereder sig för en framtid där en kombination av obemannade system, artificiell intelligens och cyberoperationer kan leda till situationer som kräver så snabb beslutsfattande att man inte kan hantera dem effektivt utan modern teknologi", sade Dr. Al Emondi, programchef för N3. "Genom att skapa ett tillgängligt hjärna-maskin-gränssnitt som inte kräver kirurgiskt ingrepp för att använda, kan DARPA ge militären ett verktyg som gör det möjligt för uppdragsledare att medvetet delta i dynamiska operationer som utförs i extremt hög hastighet."

Under de senaste 18 åren har DARPA regelbundet visat mer och mer sofistikerade neuroteknologier, som förlitar sig på kirurgiskt implanterade elektroder för att interagera med centrala eller perifera nervsystemet. Till exempel har agenturen demonstrerat teknologier som tankekontroll av proteser och återställande av känselfunktioner för deras användare, teknik för att lindra svåra psyko-neurologiska sjukdomar som depression samt metoder för att förbättra och återställa minnet. På grund av de inneboende riskerna med kirurgisk intervention i hjärnan har dessa teknologier fortfarande använts begränsat för frivilliga med kliniskt behov av dem.

För att militären ska kunna dra nytta av neuroteknologier krävs icke-kirurgiska alternativ för deras tillämpning, eftersom det uppenbarligen just nu inte är en bra idé med massiva kirurgiska ingrepp bland militärledningen. Militärteknik kan också ge stora fördelar för vanligt folk. Genom att eliminera behovet av kirurgiska ingrepp utvidgar N3-projekten kretsen av potentiella patienter som skulle kunna få tillgång till behandlingsmetoder som djup hjärnstimulering för behandling av neurologiska sjukdomar.

Deltagare i N3-programmet använder olika angreppssätt i sina forskningar för att få information från hjärnan och återföra den. Vissa projekt använder optik, andra akustik och elektromagnetism. Vissa team utvecklar helt icke-invasiva gränssnitt som är helt utanför människokroppen, medan andra team utforskar något invasiva teknologier med hjälp av nanotransduktorer som kan levereras temporärt icke-kirurgiskt till hjärnan för att förbättra upplösningen och signalens noggrannhet.

• Teamet från Battelle Institute, ledd av doktor Gaurav Sharma, strävar efter att utveckla ett minimalt invasivt system som inkluderar en extern sändare och elektromagnetiska nanotransdukter som icke-kirurgiskt levereras till intressanta neuroner. Nanotransduktorerna kommer att omvandla elektriska signaler från neuroner till magnetiska signaler som kan registreras och bearbetas av den externa transceivern, och vice versa, för att möjliggöra tvåvägskommunikation.
• Forskare från Carnegie Mellon University, ledda av doktor Pulkit Grover, strävar efter att utveckla en helt icke-invasiv enhet som använder akusto-optiska metoder för att fånga upp signaler från hjärnan och elektriska fält för att skicka dem tillbaka till specifika neuroner. Teamet kommer att använda ultraljudsvågor för att styra ljus in i hjärnan för att upptäcka neuronaktivitet. För att överföra information till hjärnan planerar forskarna att använda neuronernas icke-linjära respons på elektriska fält för att säkerställa lokal stimulering av målcellene.
• Gruppen från Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, ledd av doktor David Blodgett, utvecklar ett icke-invasivt koherent optiskt system för att läsa information från hjärnan. Systemet kommer att mäta förändringar i längden av optiska signaler i nervvävnad, vilket direkt korrelerar med neuronaktivitet.
• Teamet från PARC, under ledning av doktor Krishnan Thyagarajan, strävar efter att utveckla en icke-invasiv akusto-magnetisk enhet för att överföra information till hjärnan. Deras tillvägagångssätt kombinerar ultraljudsvågor med magnetiska fält för att generera lokaliserade elektriska strömmar för neuromodulering. Den hybrida metoden möjliggör modulering i djupare delar av hjärnan.
• Rice University’s team, led by Dr. Jacob Robinson, aims to develop a minimally invasive bidirectional neurointerface. Diffuse optical tomography will be used to gather information from the brain by measuring light scattering in nerve tissue, while the team plans to employ a magnetogenetic approach to make neurons responsive to magnetic fields for signal transmission to the brain.
• Teledyne’s team, led by Dr. Patrick Connolly, is striving to create a fully non-invasive integrated device that uses optically pumped magnetometers to detect small localized magnetic fields that correlate with neural activity, and focused ultrasound will be utilized to transmit information.

Throughout the program, researchers will rely on information provided by independent experts in legal and ethical matters who have agreed to participate in N3 and examine the potential applications of new technologies for both military and civilian use. Additionally, federal regulatory bodies are collaborating with DARPA to help scientists better understand when and under what conditions their devices can be tested on humans.

“If the N3 program is successful, we will have wearable neural interface systems that can connect to the brain from just a few millimeters away, advancing neurotechnology beyond the clinic and making it more accessible for practical use in national security,” explains Emondi. “Just like soldiers don protective and tactical gear, in the future they will be able to wear a neural interface headset and employ the technology for their necessary purposes, then simply set the device aside upon mission completion.”

Källa: 3dnews.ru