Киборги из Нижнего Новгорода

Сбываются футуристические предсказания?

Похоже, футуристические предсказания о превращении людей в киборгов сбудутся гораздо раньше, чем мы думаем. Недавно специалисты Научно-исследовательского физико-технического института Нижегородского государственного университета имени Н.В.Лобачевского совместно с коллегами из других российских городов, а также Китая, Италии и США разработали концепцию так называемого мозга на чипе.

В основе разработки лежат решения по созданию искусственных нейросетей на стыке нейронных клеточных и микрофлюидных технологий. Причем предполагается, что взаимодействие между всеми подсистемами будет осуществляться на платформе одного-единственного мемристивного нейрогибридного чипа и управляться при помощи встроенных аналоговых цифровых схем.

Как рассказал заведующий лабораторией физики и технологии тонких пленок НИФТИ ННГУ Алексей Михайлов, микроэлектронные системы будут биосовместимыми и потому получат самый широкий спектр применения. Например, их можно будет использовать в компактных биосенсорах, робототехнике нового поколения, для различных технологий искусственного интеллекта и персонализированной медицины. Но, пожалуй, самое важное – это прорыв в сфере нейропротезирования.

К сожалению, мы не всегда способны полноценно управлять своим телом и даже сознанием. Различные нарушения мозга и нервной системы приводят к тому, что у человека отказывают конечности, снижается качество мыслительных процессов, и он больше не может вести нормальную жизнь. Если вживить в мозг устройство, способное заменить утраченные функции, то ситуацию, возможно, удалось бы нормализовать.

Также мы не можем сейчас бесконтактным способом управлять компьютером или смартфоном. Для этого нужны клавиатура, мышь, джойстик или хотя бы сенсорный экран… Понятно, что при наличии вживленного чипа процедура упростится – мы сможем подавать команды устройству и обмениваться с ним сигналами дистанционно. А со временем нам, вероятно, даже не нужно будет находиться поблизости от ноутбука или телефона, потому что изображение на экране будет проецироваться на любую доступную поверхность. Удобно? Удобно! Вопрос только в том, чтобы все это работало.

В принципе искусственные нейроинтерфейсы разрабатываются уже достаточно давно. В данное время для их работы применяют сложные электронные схемы, действие которых основано на специальных математических моделях и нейроморфных принципах обработки информации.

Одна из таких разработок – это «мозг на чипе», или «мозг на кристалле», созданный исследователями из Массачусетского технологического института. Несколько десятков тысяч искусственных синапсов – мемристоров из сплава серебра, меди и кремния – действительно удалось разместить на одном квадратике площадью в миллиметр. «Пока искусственные сети синапсов существуют как программное обеспечение, – прокомментировала Джихван Ким, доцент кафедры машиностроения MIT. – Мы пытаемся создать настоящее оборудование для нейронных сетей и портативных систем искусственного интеллекта. Представьте себе, что вы подключаете нейроморфное устройство к камере вашего автомобиля и позволяете ему распознавать огни и объекты и сразу принимать решение, не подключаясь к Интернету».

Похожими разработками занимаются также корпорации Apple, Google, Microsoft, NVIDIA. Немало шуму наделал проект инженера-миллиардера Илона Маска Neuralink, предполагающий вживление в человеческий мозг имплантата размером не более 4 миллиметров. Задача устройства, внешняя часть которого будет располагаться за ухом, – стимуляция мозговых нейронов при помощи электродов. По мнению Маска, такая технология поможет, скажем, парализованным людям набирать текст на компьютере со скоростью около 40 слов в минуту. Но пока испытания чипа проводились только на мышах.

Однако традиционные нейротехнологии недостаточно энергоэффективны и не отвечают требованиям безопасности, если речь идет о связи с живыми организмами. «Реализация такой биосовместимой микроэлектронной системы наряду с развитием клеточных технологий обеспечит прорыв в области нейропротезирования с важным конкурентным преимуществом: миниатюрный датчик биоэлектрической активности на основе микро- и наноструктур с возможностью хранения и обработки сигналов в режимах как прямого распространения, так и обратной связи будет играть роль активного нейроинтерфейса для интеллектуального управления нейрональными структурами, – комментирует Алексей Михайлов. – Такие возможности недостижимы на основе традиционных архитектур нейроинтерфейсов и могут быть распространены на другие типы биоэлектрических сигналов для решения проблем регистрации сигналов активности мозга, сердца и мышц, а также состояния кожи в составе носимых систем обработки сигналов и диагностики».

Ранее в Университете Лобачевского при поддержке Российского научного фонда, Российского фонда фундаментальных исследований и Правительства Российской Федерации решались задачи по созданию металл-оксидных мемристоров для двунаправленного нейроинтерфейса, мозгоподобных мемристивных нейросетевых архитектур и спайковых нейронных сетей, а также по изучению индуцированных шумом явлений в мемристивных материалах, устройствах и сетях.

Мемристоры, созданные учеными из ННГУ и их коллегами, по словам Алексея Михайлова, имеют уникальное свойство – они обладают нелинейной резистивной памятью, что позволяет ввести их в аналоговые системы обработки информации, в том числе с нейроноподобной структурой. Кроме того, они могут одновременно регистрировать, накапливать и хранить информацию.

«Данные сферы займут значительную часть мирового рынка высоких технологий объемом в триллионы долларов к 2030 году с учетом скорости развития и внедрения технологий искусственного интеллекта, интернета вещей, технологий «больших данных», «умного города», робототехники, а в ближайшем будущем также нейропротезирования и инструментальной корректировки когнитивных способностей человека», – считает Алексей Михайлов.

Что ж, остается подождать менее десяти лет. Думаю, что участи киборгов нам в любом случае не избежать. А вот насколько безопасно будет носить чип в голове хотя бы с точки зрения этики – это уже совсем другой вопрос.