Ученые из Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского им. Н.И. Лобачевского разработали новую технологию, использующую мемристоры ( резисторов, способных запоминать свое сопротивление ― Примеч. ред.), данная технология способна оптимизировать управление робототехническими комплексами посредством сигналов мозга, или нейроуправления. Впервые в России для этих целей применяются мемристоры. Мемристорные чипы, используемые в новой разработке, изготовлены в России.
В последние годы технологии нейроуправления демонстрируют значительный прогресс благодаря многочисленным новым исследованиям. По оценкам специалистов, к 2030 году мировой рынок нейроинтерфейсов достигнет примерно 20 миллиардов долларов. Наибольший спрос на эти разработки наблюдается в сфере медицинской реабилитации и промышленной робототехнике.
Усовершенствованная разработка Университета Лобачевского, по информации пресс-службы, имеет потенциал для использования в медицине, в частности, для улучшения взаимодействия пациентов с инвалидными колясками, протезами, экзоскелетами и другими устройствами, управляемыми силой мысли. Нейроуправление на мемристорах также позволит модернизировать комплексы операторов беспилотных летательных аппаратов, обеспечив более быстрое и надежное пилотирование. Безусловно, данная технология будет пользоваться высоким спросом в робототехнике. В Университете Лобачевского подобные исследования ведутся уже десять лет.
«Более сложные действия требуют регистрации и обработки большего количества сигналов мозга. Благодаря небольшим габаритам и высокой скорости работы мемристоров, для этого не потребуется дополнительная вычислительная мощность. Нейросигналы смогут обрабатываться на миниатюрных мобильных вычислителях и передаваться в систему управления по беспроводной связи. Использование новой компонентной базы позволит сократить энергопотребление, что, в свою очередь, уменьшит вес и размеры устройства. Разработка мемристорной системы нейроуправления характеризуется мобильностью, компактностью и энергоэффективностью, ― сообщил коллегам из пресс-службы соавтор разработки, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории мемристорной наноэлектроники ННГУ Сергей Андреевич Щаников.
Управление роботизированными системами осуществляется посредством моторного воображения. Сначала человек осваивает представление различных действий, в процессе чего фиксируются и анализируются сигналы его мозга, после чего они передаются в систему нейроуправления. Эта система включает в себя блок с мемристорным чипом, который может быть расположен на операторе, роботе или протезе. Сигналы мозга фиксирует стандартный ЭЭГ-шлем, далее по wi—fi они поступают по на плату с мемристорным чипом, где и происходит обработка команды и ее передача роботу.
Директор НИИ нейронаук ННГУ и руководитель Центра нейроморфных вычислений АНО ВО «Университет Неймарк» поделилась с корреспондентом «Научной России» информацией о будущих планах исследований» Сусанна Юрьевна Гордлеева.
«В дальнейшем мы сосредоточимся на улучшении процесса разработки. Чтобы повысить стабильность работы, в контур управления будут интегрированы дополнительные биоэлектрические сигналы, такие как ЭМГ или движение глаз. Для облегчения и ускорения обучения оператора управлению нейроинтерфейсом будет добавлен контур обратной связи. Уникальный междисциплинарный коллектив, объединяющий специалистов в различных областях нейроморфных вычислений – от нейробиологии и создания биоинспирированных моделей ИИ до аппаратной реализации нейропроцессоров и нейроинтерфейсов – был собран именно в Нижнем Новгороде».
В проекте задействованы ученые из научно-исследовательской лаборатории стохастических мультистабильных систем НОЦ «Физика твердотельных наноструктур» и лаборатории нейродинамики и когнитивных технологий НИИ нейронаук ННГУ, а также из Центра нейроморфных вычислений АНО ВО «Университет Неймарк». Участие студентов и аспирантов физического факультета ННГУ также обеспечивают успешную реализацию проекта. Разработка была осуществлена в рамках научной программы Национального центра физики и математики (направление № 9 «Искусственный интеллект и большие данные в технических, промышленных, природных и социальных системах») и подготовила основу для будущих проектов, ориентированных на создание конкретной продукции, в процессе реализации программы «Приоритет–2030» (стратегический технологический проект Университета Лобачевского «Нейроморфные и квантовые технологии искусственного и гибридного интеллекта»).
Новость создана при содействии Министерства науки и высшего образования Российской Федерации
Фотография в верхней части страницы: Андрей Николаевич Скворцов, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского