Чипирование

В конце августа Илон Маск провел вторую презентацию технологии Neuralink нейроинтерфейса для считывания мозговой активности. Первую версию устройства Макс представил в июле 2019. Тогда редакция журнала J Med Internet Res обратилась за рецензией к ученым из Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Университета Иннополис. Александр Писарчик, Владимир Максименко и Александр Храмов дали экспертные комментарии на новый способ вживления электродов в головной мозг. В этой статье сотрудники университета разбирают новую технологию Маска.



Свой комментарий на технологию Neuralink мы опубликовали в октябре 2019 года. По сравнению с прошлогодней презентацией изменился внешний вид устройства теперь это миниатюрная круглая таблетка размером с монету и язычком из связки электродов, которых, кстати, стало меньше. Изначально было заявлено 3072 электрода, теперь осталось 1024.

Можно предположить, что изменение количества электродов связано с задачами устройства. Прибор нацелен на распознавание конкретной активности мозга. В презентации показали, как с его помощью считывается двигательная активность. Для этой задачи чип должен быть имплантирован в моторную кору. Это небольшая область и 1000 электродов, скорее всего, достаточно.

Если мы захотим решить другую задачу стимулировать зрительные или аудиальные центры, то необходимо имплантировать чип в другие области мозга. Более того, чтобы контролировать сложную когнитивную активность, электроды должны покрывать несколько областей одновременно. Тут уже вопрос не в количестве электродов, а безопасности такой операции.

Появились и новые фишки. На вопрос журналистов можно ли будет с помощью Neuralink управлять Tesla, Макс ответил положительно, добавив, что все чувства: зрение, слух, осязание это электрические сигналы, которые отправляются нейронами в мозг. Учитывая сказанное, можно предположить, что технология применима для управления умным домом и интернетом вещей. Также в презентации говорилось, что чип может транслировать музыку и работать с различными устройствами по Bluetooth-соединению, а для управления Neuralink будет разработано мобильное приложение. Маск сравнил новый прототип с фитнес-браслетов Fitbit только с маленькими проводами в черепе.

Давайте разберем, в чем новизна технологии и почему Neuralink может стать прорывом в области лечения когнитивных нарушений. Для этого абстрагируемся от маркетинговых теглайнов про управление с помощью чипа в игре StarCraft и разговоров про чипирование людей.


Прототип устройства год назад и сейчас

Чем перспективен проекта Маска

Идея Neuralink основана на интерфейсе мозг компьютер. Термин интерфейс мозг компьютер (ИМК) появился в начале 1970-х годов, а первые попытки исследовать нейронную активность на обезьянах проводились уже в 1960-х. Сегодня работа в этом направлении перспективна для реабилитации при нарушениях двигательных функций.

Neuralink позволяет применять инвазивный метод следующего поколения. Устройство содержит до 1024 электродов, распределенных по десяткам нитей, с помощью которых подключается к мозгу. Чтобы преодолеть хирургическое ограничение, разработчики создали нейрохирургического робота, который вводит до шести нитей в минуту с точностью до микрометра.

Технология может служить прототипом инвазивного нейроинтерфейса для клинических приложений. Многоэлектродные нейроинтерфейсы могут стать основой для новых технологий и медицинских решений для парализованных людей. Развитие технологии позволит взаимодействовать с внешней средой без ограничений благодаря интеграции в умный дом и интернет вещей.

Neuralink не имеет аналогов по числу регистрируемых каналов. Существующие ИМК, которые используют инвазивные записи с нескольких десятков нейронов, уже позволяют обезьяне и человеку управлять движениями манипулятора силой мысли. В журнале Nature опубликованы работы, которые демонстрируют, как обезьяна ест роботизированной рукой и как полностью парализованные пациенты захватывают и перемещают предметы с помощью манипулятора.


Нити устройства взаимодействуют с мозгом

ИМК перспективны для обнаружения скрытой информации о работе мозга, которую невозможно получить с помощью обычных каналов связи. Использование неинвазивных ИМК ограничено небольшим количеством распознаваемых команд. Это ограничение возникает из-за зашумленности и нестационарности неинвазивных записей электроэнцефалографии или спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне.

В этом плане инвазивные электроды более устойчивы к помехам и артефактам, и позволяют получить качественные записи нейронной активности. Вместе с тем, инвазивная регистрация требует большего числа электродов, чтобы покрыть распределенные области мозга. При помощи методов Neuralink эта проблема может быть решена.

Как с помощью инвазивного подхода предсказывать приступы эпилепсии

Для нас технология Маска интересна в том числе с точки зрения собственных разработок. В Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий мы работаем над проектом по предупреждению приступов эпилепсии.

Мы разработали ИМК, который при помощи трех электродов, вживленных в мозг крысы, позволяет предсказывать эпилептические приступы с точностью до 90%. Однако, существуют проблемы, связанные с большим числом ложных предсказаний. Если говорить о системе предотвращения приступа при помощи электрической стимуляции, то ложные предсказания приводят к большому числу ненужных стимуляций. В нашем интерфейсе удалось свести к минимуму число ложных предсказаний, но точность предсказания приступа снизилась до 50%.


Подробнее про разработки Университета Иннополис в области предупреждения приступов эпилепсии

Neuralink расширяет возможности для считывания сигналов мозговой активности. Скорее всего, использование 1000 каналов вместо трех, позволит значительно повысить точность предсказаний приступа эпилепсии и уменьшить количество ложных предсказаний.

Для прогнозирования эпилептических приступов нейронная активность должна регистрироваться в заранее определенных фокальных областях мозга, где активность проявляется раньше всего, а патология выражена наиболее ярко. В таком случае можно быстро обнаружить приближающийся приступ.

ИМК нового поколения, которые могут появиться благодаря Neuralink, предполагают стимуляцию мозга для прерывания или даже предотвращения эпилептических приступов среди людей с лекарственной устойчивостью.

Незаменимый робот-хирург

Еще в первой презентации прошлым летом Маск показал прототип нейрохирургического робота для установки импланта. Это очень важное преимущество, потому что ИМК не применяется в клинической практике в том числе из-за хирургических трудностей и проблем биосовместимости. Робот-хирург очень быстрый устанавливает до шести электродов в минуту. Команда Neuralink ставит задачу сократить время установки импланта до часа, а операцию проводить под местной анестезией, чтобы отправлять пациента домой в тот же день.

По идее разработчиков проблему биосовместимости решит использование биосовместимого полиимида с тонкой пленкой золота. При выборе материалов нужно учитывать импеданс и биосовместимость. Команда Neuralink протестировала полимер допированный полиэтилендиокситиофеном с полистиролсульфонатом и оксидом иридия. В результате достигли более низкого импеданса для первого, но лучшей биосовместимости для второго. Разработчики обещают продолжить исследования в этом направлении и проверить гипотезы на других типах проводящих электродных материалах и покрытиях.


Робот-хирург Neuralink

Наши вопросы к Neuralink

Было бы интересно узнать, возможно ли доставлять электрические импульсы к клеткам и одновременно регистрировать нейронную активность. Другими словами, сохраняет ли стимуляция возможность одновременной регистрации нейронной активности с минимальными артефактами.

Если данный функционал будет реализован, то это решит ещё одну важную задачу в области ИМК, возможность подстройки нейронной активности непрерывно. Например, при предотвращении эпилептического приступа путем электрической стимуляции появится возможность контролировать эффективность этого процесса. Можно будет подбирать оптимальную интенсивность стимуляции, чтобы предотвратить приступ, и при этом минимизировать негативное влияние на мозг.

Если заглянуть далеко вперед, то среди нежелательных эффектов ИМК с электродами, имплантированными в мозг человека, можно отметить потенциальную возможность контролировать и манипулировать поведением человека не только через средства массовой информации, но и напрямую посылать команды в мозг. Это предъявляет повышенные требования к шифрованию и защите данных и протоколов, использующихся в ИМК. Сейчас это кажется фантастикой, но в будущем этот вопрос обязательно возникнет.

По поводу этичности таких методов ведутся многочисленные дискуссии. Интересно, как в итоге будет сформулирована общественная позиция на этот счет. Захочет ли большинство добровольно устанавливать нейроимпланты? Напишите в комментариях, что думаете по этому поводу, согласились бы на такое, чтобы силой мысли найти Tesla на парковке или включить свет в квартире?

Круглая земля, 5G, спутниковый интернет по всей планете, Wi-Fi из каждого утюга, вакцинирование от Билла Гейтса, а дальше что?Чипирование???

Ну все! С меня хватит! Держись, Илон Маск! Droider сейчас расскажет всем в интернете о твоем проекте!


Настоящее чипирование и киберпанк совсем не так далеко, как вы думаете!Что если я вам скажу, что скоро у нас будет возможность смотреть кино без экрана? Или слушать музыку прямо в голове, забыв про наушники?Управлять умным домом просто подумав, а искать информацию всего лишь закрыв глаза.

Помните Нео из Матрицы и как он обучался полету на вертолете за секунды? С нейронными мозговыми интерфейсами это абсолютно реально!

А что будет с играми даже страшно подумать.Слепые смогут видеть, глухие слышать, а немые говорить! Думаете я шучу? Сейчас я покажу вам, что это уже близко!

Надевайте свои шапочки из фольги, заваривайте чай, это подробный разбор еще одного проекта Илона Маска Neuralink.

История

Вот вы думаете, что чипирование это что-то новое? Ничего подобного!

Человечество очень давно поняло, что на мозг можно влиять непосредственно посылая те или иные сигналы снаружи. Вы не поверите, но в самой философии идеи мы можем отследить чипирование аж до времен Декарта, до 1641 года! Он говорил, что невозможно сказать все ли реальные впечатления человека происходят на самом деле или являются проделками злого демона, который стремится к обману.

Фактически это мозг в банке, которому создается иллюзия, что все хорошо, путем стимуляции.



А вообще сам факт возможности стимуляции мозга подтвердил Эдуард Гитциг в 1870 году, когда успешно смог простимулировать электрическими импульсами мозг собаки. С этого и началось активное изучение влияния мозговых сигналов на наши с вами движения.

Дальше было много различных исследований, как гуманных, так и не очень. База знаний человечества росла, мы все больше понимали о том, что и как происходит в нашей голове. Сейчас мы знаем, что мозг каждого человека состоит из более чем 80 миллиардов нейронов, которые посылают и принимают информацию друг другу через синапсы.

Мозг человека невероятный продукт эволюции!

Все, что делает наш организм так или иначе связано с нейронами и с тем как они разговаривают друг с другом! То что вы слышите и видите, как передвигаете ногами, как думаете, как хватаетесь за кружку чая, и даже ваши воспоминания!Понятно, что такая невероятно сложная система как наш мозг может давать сбои. Такие сбои называются когнитивными нарушениями. Вы все слышали о таком заболевании, как, например, болезнь Паркинсона или паралич конечностей, слепота, глухота и многие другие. Они могут как развиваться с возрастом, так и быть врожденными дефектами, и они являются нейродегенеративными заболеваниями, то есть это проблемы связи нейронов в организме.

В общем, это нарушение в слабых электрических сигналах, которые происходят у вас в головном и спинном мозгу.



Человечество давно выяснило, что эти электрические сигналы можно считывать и главное, что можно на них влиять. Кроме того каждая часть мозга отвечает за что-то свое движения, ощущения, настроение!Вот тут то и вступают в игру импланты или brainmachine interface (BMI). Много научных групп и компаний по всему миру занимаются изучением возможностей исправлять в головном мозгу то, что работает не так как надо. Например, парализованная женщина, используя имплант, может управлять роботизированной рукой, чтобы поднести себе бутылку воды.

Здесь используется так называемый массив электродов Юта, впервые испытанный в 1997 году учеными из США, и с помощью которого потом производилось множество исследований нейронной активности. Фактически это набор очень маленьких иголок, которые вставляются в мозг и считывают сигналы нейронов.







Но у таких имплантов есть несколько недостатков. Давайте по порядку:

Первое размер иголок. Хоть я и сказал, что иголки маленькие, к сожалению, они недостаточно крошечные. Наш мозг это очень нежная и чувствительная часть нашего тела, которая совсем не хочет, чтобы в нее тыкали сотнями иголок. И даже такие маленькие иголки, диаметром в одну десятую миллиметра это очень опасно. Велик риск повредить другие нейроны или нарушить приток крови.

Второй недостаток это связь и питание. Размеры коробки, которая прикреплена к голове женщины, да еще и связь по проводам! О нормальной жизни трудно говорить, когда за тобой тянется провод, да еще и компьютер нужен.

Ну и третий это количество самих контактов. Из-за своих больших размеров и жесткой конструкции сам чип очень ограничен в количестве контактов.



И вот в 2016 году Илон Маск регистрирует компанию Neuralink, а в 2017 году, в интервью на сайте Wait But Why, он декларирует что целью компании в ближайшем будущем является создание нейроинтерфейса для лечения серьезных заболеваний головного мозга, а в долгосрочной перспективе вообще усовершенствование людей. После этого в 2019 году выходит статья Илона Маска, а также проходит конференция, где демонстрируются достижения компании и разработки.

В чем же отличие от тех чипов, которые мы обсуждали выше:

Во-первых, размер электродов он уменьшился в 25 раз и стал всего 0.004 мм в диаметре. Кроме того они выполнены не из металлов, а из специальных гибких полимерных органических материалов. Гибкость позволяет дать большую защищенность мозгу, если электроды начинают двигаться, а размер настолько маленький, что не повреждает его.

Размер этих электродов такой крошечный, что никакой хирург уже не способен вручную ввести эти электроды. Поэтому Neuralink разработали специального хирургического робота, который сможет производить внедрение в автоматическом режиме. Этот робот и есть очень сильный козырь в рукаве компании. Он позволяет проводить операции с невероятной точностью и аккуратностью, минимизируя риск повреждения мозга. В презентации в 2020 году Маск уже заявил, что сама операция займет не более часа, а пациенты смогут покинуть больницу уже в течении дня после самой операции!



Второе преимущество это связь и питание. После первой презентации было представлено устройство с USB Type-C, а на презентации, которая прошла летом 2020 был продемонстрирован уже полностью беспроводной имплант, который может соединяться с внешними устройствами по Bluetooth. Батарейки хватает на сутки, а зарядка производится индуктивно.MagSafe в мозгу какой-то! Вся электроника размещена в чипе, размером 23x8 мм. Это сопоставимо с размером двухрублевой монетки. Чип получил название Link.





Ну и третье достоинство количество контактов. В чипе от Neuralink их 1024,что позволяет получать гораздо больше информации из мозга. Например, в чипе типа Юта, о котором мы говорили раньше, этих контактов только 100. И даже с ними уже человек способен управлять роботизированной рукой!

Сам чип Link построен на 7 нм техпроцессе и создан таким образом, чтобы мог служить надежно десятки лет. Ведь это очень важно, когда мы говорим об операциях на мозге.

Но давайте посмотрим на какой стадии это сейчас у Neuralink? Как скоро начнутся реальные испытания? Конечно, тут самой крутой демонстрацией является презентация, которая прошла летом этого года.

На ней публике были показаны три свинки: одна обычная свинья, вторая свинья, в которую был вживлен чип Neuralink, а потом удален и третья, главная звезда шоу, свинка со встроенным чипом Neuralink. И то, что они показали дальше просто поражает.

Благодаря регистрации мозговых сигналов, моделированию и компьютерной обработке сигнала, они смогли предугадать как и куда будет двигаться каждый сустав этой свиньи. Посмотрите на движение треугольных точек и круглых. Треугольные точки это предсказанные точки, а круглые это те, куда начал движение сустав в реальности!



То есть на основе данных они заранее знали, какое движение свинья хочет совершить. И как вы видите ошибка совсем небольшая, а это только начало! Только представьте какие возможности откроются для парализованных людей, которые смогут начать управлять экзоскелетами с помощью таких чипов.

И теперь важное. FDA американское агентство по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов, уже официально разрешило начать тестирование на пациентах.А это значит, что есть огромная вероятность, что в следующем году мы уже увидим первые результаты Neuralink в решении реальных проблем у пациентов.

Выводы

Безусловно такие вопросы очень щепетильны и требуют очень жесткого контроля и регулирования. Это уже настоящее чипирование с внедрением непосредственно в голову человека, с перспективной возможностью контролировать мысли, чувства, эмоции и, главное, действия человека.

Сам Маск говорил, что будет возможность проигрывать музыку прямо в мозг непосредственно, стимулируя определенные отделы мозга!

Не буду врать, что это немного пугает. Перспективы Cyberpunk 2077 или Призрака в Доспехах все ближе и реальнее.

Но возможности у этого просто невероятные, в особенности в медицине. Вы только подумайте возможность предугадывать инсульты и предотвращать, проблемы нарушения слуха, зрения, проблемы движения, рассеянный склероз, да и лечение сотен других болезней.Кстати, если вы думаете что проигрывание музыки в мозг это что-то невероятное, то буквально несколько дней назад ученые из Нидерландов и Испании успешно внедрили электроды в мозг макаки и сумели передать изображение прямо в мозг обезьяне. Если кому интересно вот ссылка на статью в журнале Science. Только подумайте данная технология поможет слепым людям вернуть себе зрение.



Хорошо, мы поняли что для медицины это невероятно важный этап, А что если говорить вне ее рамок?Уже совсем скоро, в течение нескольких лет, мы получим возможность транслировать напрямую в мозг музыку и изображение, передавать эмоции, впечатления, а кроме того вспомним, что с помощью нейроинтерфейса также можно управлять чем-то просто силой мысли. Какой же из этого можно сделать вывод?

Наверное, вы поняли куда я клоню вот он настоящий некстген в играх, VR тут и рядом не стоял! А если вы мне не верите, вот как эту историю прокомментировал Гейб Ньюэлл, основатель Valve.



В мозговых компьютерных интерфейсах, мы намного ближе к Матрице, чем люди думают. Это будет не Матрица [...] это фильм, в котором пропущены все интересные технические тонкости, а также то, как будет выглядеть мир пост-мозгового компьютерного взаимодействия. Он окажет огромное влияние на те ощущения, которые мы сможем создать для людей.

Ну и безусловно все то, о чем я говорил в самом начале управление интернетом вещей, полный контроль над вашим домом, автомобилем. Ведь даже на самой презентации Маска спросили, можно ли будет управлять автомобилем Tesla силой мысли и он не думая сказал Конечно.

А представьте что будет с индустрией кино и вообще развлечений? А как вам идея контакта с другими людьми просто с помощью силы мысли? Можно будет сказать До свидания всем мессенджерам.

Это будет следующим этапом в технологическом развитии человека, можно сказать, новая технологическая революция. А может быть и следующим эволюционным шагом человечества.

Но вот вам вопрос а вы бы поставили себе такой чип? То есть с одной стороны невероятные возможности, фактически доступ ко всем знаниям человечества, невероятным развлечениям и эмоциям, но с другой стороны все те риски, с которыми это связано!

И безусловно всего, что я описал выше, еще нет в реальности и нет никакой определенности, когда это станет общедоступным изобретением, и когда начнет повсеместно использоваться, но уже практически нет сомнений, что это возможно и будущее уже не за горами.

Ученые разработали новый ИИ-чип, который работает от света. Память, машинное обучение и обработка изображений объединены в единую систему, которая и размещается в чипе.

Разработка находится на стадии прототипа. Но это уже серьезный шаг в сторону новой системы мозг на кристалле. Обучение в ней построено по такому же принципу, что и у людей.

Над прототипом чипа работала группа австралийских, американских и китайских ученых под руководством специалистов из Мельбурнского королевского технологического университета в Австралии (RMIT).

Как устроен чип

В основе нового чипа прототип ранней версии RMIT. Устройство с помощью света запоминало и хранило данные.

Основа чипа сверхтонкие пластины черного фосфора. Это вещество с металлическим блеском, внешне напоминающего графит. Черный фосфор проводит ток и обладает свойствами полупроводника. Также он может изменять электрическое сопротивление в зависимости от длины световой волны. За счет разноцветного освещения микросхемы удалось научить чип воспринимать и запоминать изображения.

С самого начала ученые предполагали, что удастся создать технологию, повторяющую принцип запоминания человеческого мозга, а именно его способность обучаться на основе увиденного.


Новый ИИ на основе светового чипа считывает, улучшает изображения, классифицирует данные и числа, он обучен распознаванию визуального контента с точностью более 90%.

Область применения чипа

Новая разработка, при условии ее выхода в свет, способна дать толчок развитию нейроробототехники.

Технологию можно будет применять в таких устройствах, как:

• дроны и роботы;
• носимые гаджеты;
• умная техника;
• бионические импланты.

Применение в бионике особенно важно: результаты могут быть использованы в медицине. И, например, привести к уменьшению размеров и увеличению точности бионических глаз.

Бионический глаз носимое устройство, способное частично заменить обычный орган зрения. В поврежденное глазное яблоко имплантируется искусственная сетчатка, потом запускаются сохранившиеся нейрорецепторы.

Также чип совместим с кремниевыми технологиями, его можно интегрировать в различные устройства.

Простой пример автомобильный видеорегистратор. Если девайс будет содержать такой чип, то без проблем распознает встречные огни, дорожные объекты, знаки, полосы, а потом начнет принимать определенные решения даже без подключения к интернету.

Не фосфором единым: чипы Илона Маска

Нейротехнологии и чипирование активно изучаются командой Neuralink, компании, основанной Илоном Маском. Технология уже прошла тест на обезьянах, мышах и свиньях.

Технология поможет людям с параличом конечностей. Чип сможет восстановить слух при глухоте, а при болезни Альцгеймера восстановить память. Главная цель чипа сопряжение мозга пациента с ИИ.


Чип Link размером с монету можно будет вживить в мозг почти без следов внешнего вмешательства. Маск сравнил Link со спортивным аксессуаром в черепе.
Предприниматель считает, что чип сможет не только обрабатывать данные из мозга, но и загружать их в мозг.

Сейчас эта технология очень дорогая. Но с течением времени Маск планирует снизить цену чипа до приемлемой. Он надеется, что с течением времени цена операции по вживлению такого чипа, с учетом его собственной стоимости составит несколько тысяч долларов.