Компания Neuralink Илона Маска выделяется в области интерфейсов «мозг-машина» своим чипом Telepathy, способным интерпретировать паттерны нейронной активности и преобразовывать их в действия. В то время как Telepathy размером с пуговицу от рубашки, недавно появилась еще более компактная и мощная модель MiBMI (Minimally Invasive Brain-Machine Interface). Этот новый чип, разработанный швейцарскими исследователями, может переводить мозговую активность в текст с точностью 91%.
Различные неврологические нарушения могут затруднять общение с окружающим миром, включая нервно-мышечные расстройства, синдром запертого человека или инсульт. Из-за этого некоторые интерфейсы «мозг-машина» были созданы для предоставления новым способом общения людям с такими трудностями, позволяя им взаимодействовать с вспомогательными устройствами с помощью электроэнцефалографии (EEG). Несмотря на то, что подобные системы часто громоздки, учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) решили эту проблему, разработав MiBMI — миниатюрный нейроинтерфейс.
В отличие от чипа Neuralink с установкой 64 электродов в мозг, кремниевое устройство разработчиков EPFL занимает площадь всего 2,46 мм² и предназначено для минимальной инвазивности. Наш нейронный чип MiBMI преобразует сложную нейронную активность в понятный текст с высокой точностью и малым потреблением энергии. — говорит Махса Шоаран, руководитель лаборатории интегрированных нейротехнологий EPFL, в сообщении для прессы. Этот успех ведёт нас к реальным, вживляемым решениям, способным существенно повысить коммуникативные способности людей с серьёзными двигательными расстройствами. », — добавила она.
Высокоточный чип для мозга
Декодирование мозговой активности в читаемый текст происходит путём преобразования нейронных сигналов электродов, вживленных в головной мозг.
Сигналы генерируются во время представления человека о написании слов. Разработанные на сегодняшний день MCI регистрируют данные о нейронной активности, связанной с моторными действиями при письме, и передают их на компьютер для декодирования.
Новый чип EPFL отслеживает электрическую активность мозга и преобразует её в сигнал, как и его предшественники. Отличительной особенностью является 192-канальная система нейронной записи и 512-канальный нейронный декодер. По утверждению команды, MiBMI обрабатывает информацию в режиме реального времени.
Ученые EPFL заявили, что MiBMI пока не испытывали в реальных условиях. По словам Мохаммеда Али Шаери, ведущего автора исследования, чип функционировал на основе ранее записанной нейронной активности, например, из лаборатории Шеноя в Стэнфорде. Испытания показали точность преобразования нейронной активности в текст на уровне 91%.
Инновационное устройство с широкими возможностями развития.
Эффективность нового устройства EPFL обусловлена его инновационным способом считывания сигналов обработки языка, исходящих из мозга. Для обработки большого объема информации, поступающей на электроды этого компактного ICM, исследователи применили новый подход. Работая с чипом, выявили ряд специфических нейронных маркеров, называемых «отличительными нейронными кодами» (CND), которые активируются при представлении пациентом буквы в уме.
Эти маркеры функционируют как «короткий путь»: вместо обработки тысяч байт данных для каждой буквы MiBMI обрабатывает только CND. Это повышает скорость работы, точность и снижает энергопотребление, так как CND занимают около сотни байт. Команда считает, что это открытие ускорит процесс обучения пациентов, которым он пригодится.
В настоящий момент чип умеет декодировать лишь 31 символ. Такой показатель производительности превосходит другие интегрированные системы. Исследователи не собираются прекращать работу над проектом. Мы считаем возможным расшифровать до сотни символов, однако пока у нас отсутствует набор данных с большим числом символов. », — говорит Шаери.
Команда уточнила, что MiBMI будет применяться не только для перевода мыслей в текст. В настоящее время проводятся совместные исследования с лабораториями Сильвестро Мисеры, Грегуара Куртина, Стефани Лакур и Дэвида Атьензы для разработки нового поколения интегрированных систем ICM и изучения различных областей применения MiBMI. Сотрудничество с другими исследовательскими группами направлено на тестирование системы в различных областях, включая декодирование языка и управление движением. Задача — создать универсальный нейронный чип, применимый к разным неврологическим расстройствам, что расширит спектр решений для пациентов. », — заключает Шоаран.