Впервые напечатано 3D сердце.
15 апреля команда исследователей Тель-Авивского университета представила сердце, которое было напечатано на 3D биопринтере с использованием собственных клеток пациента и биологического материала. И это сердце пульсировало! До сих пор ученые успешно печатали почти только простые ткани без кровеносных сосудов. Доклад о результатах работы “3D-печать персонализированных толстых и перфузионных пластырей и сердец” (” 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts”) представлен в журнале Advanced Science.
Сердечнососудистые заболевания являются главной причиной смерти в промышленно развитых странах. На сегодняшний день трансплантация сердца является единственным методом лечения пациентов в терминальной стадии сердечной недостаточности. Поскольку число доноров сердца ограничено, во всем мире существует острая необходимость в разработках новых подходов к регенерации сердца, пораженного инфарктом. Инженерия тканей сердца открывает альтернативный подход решения проблемы путем интеграции сердечных клеток и 3D-биоматериалов. Последние служат временными каркасами, механически поддерживая клетки, и, тем самым, обеспечивают их перестройку в функциональную ткань. После дозревания in vitro (в лабораторных условиях вне живого организма), сконструированную сердечную заплату можно трансплантировать на поврежденное сердце. По мере того как происходит интеграция с органом-хозяином, биоматериалы постепенно разрушаются, оставляя полноценно функционирующий живой участок сердца.
Биосовместимость “строительных” материалов является решающим фактором для устранения риска отторжения имплантата – риска, который ставит под угрозу успех лечения. Поэтому материал для 3D печати должен быть тщательно выбран. В идеале он должен обладать биохимическими, механическими и топографическими свойствами, аналогичными свойствам нативных сердечных тканей.
В данном исследовании ученые брали у доноров образцы жировой ткани, выделяли из нее отдельные клетки, которые перепрограммировали в стволовые, и растили ткани сердечной мышцы и эпителиальные клетки. Для заправки принтера использовались эти ткани, а также персонализированные гидрогели, полученные из биоматериала, после чего по частям собиралось сердце с сосудами.
“Использование материалов конкретного пациента, которые не будут отторгаться организмом, – основное условие успешного создания тканей и органов для него”, – отметил руководитель проекта, профессор Тель-Авивского университета Таль Двир (Tal Dvir).
В своем докладе ученые команды Двира сообщили о разработке и применении передовых методов 3D-печати с использованием персонализированного гидрогеля в качестве биоосновы. В этой стратегии в сочетании с собственными клетками пациента гидрогель может использоваться для печати толстых, васкуляризированных и перфузируемых сердечных пластырей, которые полностью соответствуют иммунологическим, биохимическим и анатомическим свойствам пациента. Кроме того, было показано, что персонализированный гидрогель может быть использован для печати объемных автономных клеточных структур, в том числе целых сердец с их крупными кровеносными сосудами.
Это первый случай, когда получилось успешно спроектировать и напечатать целое сердце с клетками, кровеносными сосудами, желудочками и камерами. 3D-принтер использовал настоящие ткани человека для того, чтобы создать живое пульсирующее сердце. Учёные распечатали несколько десятков сердец, но все они размером не превышают 2,5 см. Такие органы можно пересадить, например, кроликам.
– Это сердце сделано из человеческих клеток и специфических для пациента биологических материалов. В нашем процессе эти материалы служат биоиндикаторами, веществами из сахаров и белков, которые можно использовать для 3D-печати сложных моделей тканей», – объяснил Двир.
– Сердце полностью совместимо с пациентом, потому что оно сделано из собственной ткани больного, и, следовательно, иммуногенной реакции не будет.
Следующий этап проекта – созревание прототипа человеческого сердца в специальном биореакторе. В течение года такие сердца должны быть экспериментально проверены на кроликах или крысах.
«У нас есть надежда, что через 10 лет в лучших больницах мира появятся принтеры для органов, и эти процедуры будут проводиться регулярно», – подчеркнул Таль Двир.
Создание толстых васкуляризированных тканей, которые полностью соответствуют пациенту, все еще остается нерешенной проблемой в инженерии сердечной ткани. Здесь описывается простой подход к 3D-печати толстых, васкуляризированных и перфузируемых пластырей сердца, которые полностью соответствуют иммунологическим, клеточным, биохимическим и анатомическим свойствам пациента. Для этого у пациентов берется биопсия жировой ткани. В то время как клетки перепрограммируются, чтобы стать плюрипотентными стволовыми клетками, и дифференцируются в кардиомиоциты и эндотелиальные клетки, внеклеточный матрикс перерабатывается в персонализированный гидрогель. После этого два типа клеток по отдельности объединяются с гидрогелями, чтобы сформировать био-чернила для 3D принтера для печати паренхиматозной сердечной ткани и кровеносных сосудов. Показана возможность печатать функциональные васкуляризованные пластыри в соответствии с анатомией пациента. Архитектура кровеносных сосудов дополнительно улучшается путем математического моделирования переноса кислорода. Структуру и функцию пластырей изучают in vitro, а морфологию сердечных клеток оценивают после трансплантации, выявляя удлиненные кардиомиоциты с массивной актининовой стратификацией. Наконец, в качестве доказательства концепции, напечатаны человеческие сердца с естественной архитектурой. Эти результаты демонстрируют потенциал подхода для конструирования персонализированных тканей и органов или для скрининга лекарств в соответствующей анатомической структуре и специфической для пациента биохимической микроокружающей среде.
Нейросеть просто прочтет ваши мысли. Нам нужны новые права, чтобы защитить свой ум
Facebook и Neuralink Илона Маска объявили, что создадут технологию, которая позволит читать мысли — переводить импульсы нейронов в мозге в слова. Прорыв в науке знаменует крах частной жизни. Что делать, чтобы уберечь свой ум от вмешательства посторонних, когда будущее наступит? Об этом рассуждают журналист Самуил Сигал и нейроэтик Марчелло Янка в материале The Vox.
«Нет ничего твоего, кроме нескольких кубических сантиметров в черепе». Это цитата из антиутопии Джорджа Оруэлла «1984», опубликованной в 1949-м. Герои романа живут в тоталитарном государстве, которое постоянно контролирует их жизнь. Лишь их внутренняя жизнь пока остается в тайне.
Для нас же будущее уже наступило. Facebook и Neuralink Илона Маска объявили, что создают технологию, которая позволит буквально читать ваши мысли.
Власть над умами миллионов
Компания Марка Цукерберга финансирует создание искусственного интеллекта (BCI), который сможет воспринимать мысли непосредственно из нейронов мозга и переводить их в слова. Исследователи говорят, что они уже создали алгоритм, который может декодировать слова из мозговой деятельности в режиме реального времени.
Компания Маска создала гибкие «нити», которые могут быть имплантированы в мозг и однажды позволят вам управлять смартфоном или компьютером с помощью мыслей. Маск планирует начать тестирование на людях к концу 2020 года.
Другие компании, такие как Kernel, Emotiv и Neurosky, также работают над технологиями, связанными с мозгом. Они говорят, что у них благая цель — например, помочь людям с параличом контролировать свои устройства.
Это все звучит как научная фантастика. Но технологии уже начали менять жизнь людей. За последние 12 лет несколько парализованных пациентов получили мозговые имплантаты, которые позволяют им перемещать компьютерный курсор или управлять роботизированными руками.
Имплантаты, способные читать мысли, все еще недоступны для продажи. Но исследования в этой области продвигаются быстрее, чем думает большинство людей.
Ваш мозг — последний рубеж приватности — уже скоро может стать всеобщим достоянием.
Защита прав вашего мозга
Некоторые нейроэтики утверждают, что вероятность злоупотребления этими технологиями настолько велика, что нужны новые права и свободы, а также судебная практика, чтобы защитить нас. Технологии могут вмешаться в права, которые стали настолько базовыми, что мы о них даже не думаем. Например, наша способность определять, где кончается наша сущность и начинается воля машины, с которой мы связаны. Действующие законы не в силах решить эту проблему.
Несколько стран уже размышляют о том, как справиться с «нейронными свободами». В Чили два законопроекта, которые сделают защиту мозговых данных правом человека, представят парламенту в ноябре 2019-го, отчасти благодаря поддержке нейробиолога Рафаэля Юсте. В Европе ожидается, что в этом году ОЭСР выпустит новый свод принципов, регулирующих использование данных мозга.
Один из главных людей, защищающих новые права человека — нейроэтик Марчелло Янка, исследователь в ETH Цюриха, одном из ведущих европейских университетов науки и техники. В 2017 году он выпустил документ с изложением четырех прав человека эры нейротехнологий, которые, по его мнению, должны быть закреплены в законодательстве.
— Меня беспокоит, что данные мозга — наши мысли — превращаются в товар на потребительском рынке, — говорит он.
— И я не говорю о выдуманном будущем. У нас уже есть потребительская нейротехника. Люди обменивают свои мозговые данные на услуги от частных компаний. И это нейрокапитализм.
Он упомянул нейрогейминг, где игрок управляет своими движениями в видеоигре, используя мозговую активность, а не традиционный джойстик.
Технология BCI включает в себя системы, которые «читают» нейронную активность и превращают ее в слова. Часто это делается с помощью программного обеспечения для обработки искусственного интеллекта. Также существуют системы, которые дают мозгу новые данные, и он начинает функционировать иначе. Некоторые машины способны на оба действия.
Я попросил Янку объяснить каждое из четырех прав человека, которые, по его мнению, нам нужны, и привести конкретный пример того, как нейротехнология может нарушить их. В ответ он предложил несколько пугающих сценариев, часть которых уже воплощены в жизнь.
1. Право на интеллектуальную свободу
Человек имеет право свободно решать, используете вы данную нейротехнологию или же откажетесь от нее.
В Китае правительство уже извлекает данные из мозга граждан, заставляя их носить устройства, сканирующие мозговые волны на наличие депрессии, тревоги, ярости или усталости.
— Если ваш работодатель хочет, чтобы вы носили гарнитуру EEG для контроля уровня вашего внимания, это может квалифицироваться как нарушение интеллектуальной свободы, — сказал Янка.
Даже если вам говорят, что использовать устройство необязательно, вы, вероятно, чувствуете скрытое давление на вас. И соглашаетесь, чтобы не быть хуже ваших коллег.
Нейроэтик добавил, что американские военные также изучают нейротехнологии, чтобы воздействовать на солдат. Например, сделать их менее чуткими и более агрессивными. Военнослужащие вынуждены соглашаться с этим вмешательством, чтобы не лишиться службы.
— Уже финансируются военные исследования, которые позволят отслеживать снижение внимания и концентрации и создать устройства, которые помогут считывать и устранять эти состояния, чтобы повысить бдительность солдат посредством нейромодуляции, — говорит Марчелло Янка. По его словам, эти проекты финансирует агентство передовых исследований Министерства обороны США.
2. Право на неприкосновенность частной жизни
Человек имеет право скрывать данные своего мозга или публично делиться ими.
Янка подчеркнул, что нейротехнология имеет огромное значение для правоохранительных органов и государственного надзора.
— Если устройства для сканирования мозга смогут читать мысли, — сказал он, — то в ближайшие годы правительства разных стран будут заинтересованы в использовании этой технологии для допросов и расследований.
Право хранить молчание и отказ от самообвинения, закрепленный в Конституции США, могут стать бессмысленными в мире, где власти могут заглянуть в вашу черепную коробку без вашего согласия.
Это сценарий, напоминающий научно-фантастический фильм «Особое мнение» (2002), в котором специальное полицейское подразделение разыскивает и арестовывает убийц, прежде чем они совершат свои преступления.
3. Право на психическую неприкосновенность
Человек имеет право на защиту от физического или психологического вреда от нейротехнологий.
Устройства с функцией записи информации в сознание могут обеспечить новые формы «промывания мозгов», позволив контролировать наш разум всевозможным людям. Это может быть власть, подавляющая инакомыслие. Или террористические группировки, вербующие новых бойцов.
Устройства, подобные тем, что создают Facebook и Neuralink, уязвимы для хакерских атак. Что будет, если вы столкнетесь с одной из них и злоумышленник перехватит сигнал, увеличивая или уменьшая напряжение тока, который поступает в ваш мозг, сделав вас более подавленным?
— Это все еще гипотезы, но такая возможность была продемонстрирована в исследованиях для проверки концепции, — сказал Янка, добавив: — Подобный взлом не потребует технологических сложностей.
4. Право сохранить свое психологическое состояние
Человек имеет право на защиту своего психологического состояния и отказ от его изменения.
В одном исследовании женщина с эпилепсией, которой вживили устройство в мозг, почувствовала с ним такой радикальный симбиоз, что сказала — «Оно стало мной». Затем компания обанкротилась, и ее заставили удалить микрокомпьютер. Она плакала, говоря: «Я потеряла часть себя».
По словам Янки, это пример того, как психологическая преемственность может быть нарушена не только путем внедрения нейротехнологии, но и путем ее устранения.
— Это сценарий, в котором компания овладевает нашим самочувствием, — сказал он.
Другая угроза психологической преемственности исходит из зарождающейся области нейромаркетинга, где рекламодатели пытаются выяснить, как мозг принимает решения о покупке и как подтолкнуть его к ним. Манипуляции происходят на неосознанном уровне, нейронные вмешательства могут произойти без нашего согласия. Например, нейромаркетинговая компания тестирует подсознательную технику: вы можете предпочесть продукт «А», а не продукт «Б», не зная почему.
Организации защиты прав потребителей подняли тревогу из-за нейромаркетинга. Джефф Честер, исполнительный директор Центра цифровой демократии, сказал, что реклама для взрослых должна регулироваться, чтобы люди могли различать правду и ложь.
Абсолютное убежище
Учитывая беспокойство по поводу нейрокапитализма, я спросил Янку, следует ли выводить нейротехнологии из-под контроля частных компаний и реклассифицировать их как общественные блага. Он сказал «да». И для того, чтобы не допустить причинения вреда всему человечеству, и для того, чтобы компании не предоставляли выгоды только богатым людям, которые могут платить за их продукты.
— Одна опасность в том, что эти технологии могут стать доступными только для определенных экономических слоев, и это усугубит существующее социальное неравенство, — сказал он. — Я думаю, что государство должно играть активную роль в обеспечении технологиями тех, кто в них нуждается.
Трудно сказать, будут ли нейроэтики эффективно контролировать риски нейротехнологий. Но, учитывая, как быстро они развиваются, кажется, что нам понадобятся новые законы, чтобы защитить нас. Поэтому экспертам уже пора сформулировать наши права. Законодатели действуют медленно, и если мы дождемся появления таких устройств, как продукты Facebook или Neuralink, может быть слишком поздно.
— Мозговые данные — абсолютное убежище для нас, мы привыкли к их полной конфиденциальности. Если они будут под угрозой, это изменит мировой порядок, — предупредил Янка. — И как только мозговые данные будут собраны у множества людей, мы уже не сможем это остановить.
Китайцы создали чип, способный читать мысли человека
Разработки в области «чтения мыслей» открывают новые возможности в медицине. С помощью имплантов и алгоритмов машинного обучения люди с проблемами речи смогут говорить, парализованные люди — набирать текст в телефоне и компьютере, чтобы общаться. Настроив связь нейроинтерфейса с внешними устройствами, пожилые и лежачие больные смогут управлять бытовыми приборами, звонить родным и вызывать помощь при необходимости.
Связка нейроинтерфейс-бионический протез будет работать точнее и быстрее. Сейчас такие протезы считывают электрический потенциал мышц, которые сохранились на ампутированной конечности. Считывание сигналов мозга — гораздо более точный и надежный способ для управления протезами.
Более того, также, как электрический Тесла с автопилотом в перспективе может изменить культуру вождения, правила дорожного движения и саму индустрию автомобилестроения, нейроинтерфейсы могут изменить индустрию связи и формат нашего общения.
Широкое принятие и распространение нейроинтерфейсов будет зависеть от того, удастся ли разработать неинвазивное устройство, позволяющее считывать с мозга сигналы того количества и качества, которое достаточно для выполнения каких-то специфичных или даже повседневных задач. Мало кто захочет, условно говоря, делать себе дырку в голове, чтобы управлять своим компьютером без мышки и клавиатуры. То есть, если мы хотим, чтобы нейроинтерфейсы заменили нам наши органы – пальцы, руки, ноги, глаза, уши – они должны научиться получать и правильно и быстро обрабатывать такое же колоссальное количество нервной информации, что и наша нервная система.
Насколько это удастся сделать, не прибегая к вживлению устройства в тело, пока неясно. Если не удастся, то немедицинское применение нейроинтерфейсов ограничится стандартными, уже существующими направлениями, вроде отслеживания фаз сна или продуктивности. Если же все-таки удастся, то дальше открывается целый новый мир: невообразимые пока модели потребления, устройства, виды общения и, в конечном итоге, сингулярность. Перенос своего сознания в сеть и вечная жизнь – пока сюжет научной фантастики, может таковым и остаться.
При этом, если мы говорим об инвазивных интерфейсах, то даже сейчас их возможности выглядят многообещающе, и, в основном, в медицинской сфере. С их помощью можно будет качественнее проводить реабилитацию пациентов с проблемами мозга и нервной системы, или хотя бы частично вернуть людям с ограниченными возможностями эти самые возможности по взаимодействию с окружающим миром. То есть, фактически, стать протезом части нервной системы. И здесь основной прогресс будет идти, как и с протезами конечностей, не только в наборе этих самых возможностей, не только в функциональности, но и в направлении удешевления этих устройств. Конечно, до уровня стоимости мобильного телефона такие устройства никогда не опустятся, но со временем они должны стать достаточно доступными, чтобы как можно больше людей смогли жить полноценной жизнью.
Возможности развития нейроинтерфейсов поражают воображение. Некоторые инженеры-популисты, например, Илон Маск, утверждают, что даже смартфон с мессенеджерами уже является нейроинтерфейсом с невысокой скоростью информационного канала (с передачей информации через пальцы рук и экран). Если увеличить эту скорость и научиться получать данные прямо из мозга, то получится нейроинтерфейс в понимании и не столь увлечённого наукой человека.
Направления развития характеристик нейроинтерфейсов — это детектирование (в основном ЭЭГ, ЭМГ), интерпретация (зачастую просто отслеживание низких — высоких альфа-гамма волн) и влияние на сознание с помощью различных видов сигналов. Пути этого развития затрагивают сложнейшие как технологические, так и этические вопросы. Те же группы из Neurolink и OpenAI, позиционируя себя как стремящиеся к открытости в этом вопросе, закрыли часть своих наработок, объясняя такое решение потенциальной опасностью их использования в негуманных целях.
Не стоит ждать быстрого и общедоступного роста технологии, как и в случае с VR и AR — массовые бизнес-решения здесь редки. Даже успешнейший NeuroSky продал только несколько десятков миллионов простых нейроинтерфейсов Mindwave, тогда как нейроинтерфейс классом выше, Emotiv Epoc, разошёлся всего несколькими десятками тысяч. И они зачастую используются для небольшого количества игр, разработанных энтузиастами, и эксплуатируют вау-эффект. Однако область внедрения нейроинтерфесов велика. Например, сколковский стартап «Моторика» производит бионические протезы. В соединении с уже существующими качественными нейроинтерфейсами можно внедрять программы реабилитации, в будущем — управлять протезами, используя сигналы мозга. Некоторых аспекты реабилитации и расширения возможностей уже реализовал «Нейрочат». В «ВИСТ Групп» для решения задачи контроля бодрствования водителя некоторые разработчики рассматривали возможность отслеживания изменений ритмов волн мозга (вместе с определением открытости глаз для контроля за уровнем внимания).
В задаче интерпретации исследовательские группы также предлагают инновационные решения — например, российский «СемьЗвёзд» совмещает ищущие закономерности нейронные сети с многоуровневой системой, имитирующей внутренние психологические процессы. Для понимания мысли нужно не только извлечь из большого объема данных информацию, структурировать её и выявить связи, но и интерпретировать её в связи с поставленной задачей. В этой области встречаются специалисты по Big Data, нейросетям, физиологии мозга и даже философии.
По самым оптимистичным прогнозам, через столетие управлять окружающим пространством силой мысли будет так же просто, как нам поставить лайк на смартфоне. Те компании, которые сейчас застолбят за собой часть этого рынка, окупят свои вложения. Однако с точки зрения быстрого дохода небольшим игрокам осмысленно вкладываться в рынок простых систем диагностики (например, СДВ и СДВГ) на нейроинтерфейсах, или в мини-игры с интерфейсами наподобие ментального переталкивания шарика с соперником.
Нейрочип, позволяющий читать мысли парализованных людей
Согласно данным Всемирной Организации Здравоохранения, каждый год во всем мире от 250000 до 500000 человек теряет возможность двигаться в результате травм спинного мозга, в последствие чего становятся инвалидами. В результате последних экспериментов, ученым удалось достигнуть колоссальных результатов, которые дают надежду людям покинуть инвалидное кресло и вернуться к полноценной жизни.
Первые попытки ученых были более 20 лет назад. Этой темой начал заниматься профессор Грегуар Куртин с фондом Кристофера Рива. Он создал команду из нейробиологов, хирургов, физиотерапевтов и инженеров, которые пытались решить проблему. Результаты экспериментов успешно провели на мышах и обезьянах. Но в связи со смертью Кристофера Рива, исследования затянулись. И лишь совсем недавно швейцарцы отпраздновали успех.
Опыт проводился на двух макаках, у которых был частично перерзан спинной мозг. Одна обезьяна с парализовано правой ногой научилась ходить за 6 дней, другая за две недели.
Со временем, ученые доработали технологии, которые можно было использовать для реабилитации людей. И в настоящее время швейцарским нейрофизиологам удалось изобрести устройство, дающее возможность понимать мысли и желания людей, скованных после ДТП или тяжелых болезней.
Ученые долгое время пытались помочь людям с «синдромом изоляции», доказывая, что пациенты все так же могут мыслить. Это заболевание представляет собой заключительный этап развития медленно прогрессирующих нейродегенеративных заболеваний. Примером могут стать такие заболевания нервной системы как, болезнь Альцгеймера, Кортикобазальная дегенерация, «болезнь Лу Герига», в следствие травмирования мозга, интоксикации, а также злоупотребление препаратами.
В то время как болезнь прогрессирует, больной как будто теряет себя, испытывает трудность в передвижении, частые судороги в области рук и ног. Завершающим этапом становится трудность глотать и дышать, и говорить.
Известный немецкий невролог Нильс Бирбаумер из Германии с группой специалистов провел эксперимент, в качестве объектов выступили четыре пациента имеющие диагноз БАС, находящиеся на том этапе, когда затрудняется возможность дышать. Цель этого исследования: понять и доказать, что люди с таким заболеванием имеют возможность мыслить и помочь им общаться с окружающим миром. Благодаря нейрочипу и мозговому интерфейсу —технология, с помощью которой мозг передает информацию на компьютер, а он в свою очередь преобразует данные в понятный компьютеру язык.
В эксперименте специалисты применили магнитно-резонансный томограф для отслеживания работы мозга, и инфракрасный спектроскоп, дающий возможность контролировать активность нервных клеток и количество потребляемого ими кислорода.
После долгого изучения человеческого тела, ученые пришли к выводу, что наше тело имеет прозрачность, которая способна пропускать тепловое излучение, варьирующееся в среднем 800 нанометров, которые как раз и потребляет гемоглобин. Следовательно, прибор показывает наиболее темный цвет, если клетка получает от эритроцитов наибольшее количество кислорода.
Группа ученых выяснила, что при наблюдении за работой мозга у здоровых людей есть некие особенности реакции мозга на простые вопросы. Дело в том, что концентрация выброса гемоглобина меняется в зависимости от ответа «да»/ «нет». При положительном ответе доля увеличивается, пятно приобретает цвет ближе к красному. А при отрицательном ответе не изменяется или снижается, то есть становится сине-зеленым. Нильс Бирбаумер с группой ученных опирались именно на эту идею, и разработали специальную программу, которая подобные сигналы могла переводить в ответы «да» и «нет».
Данный эксперимент провели на четырех парализованных людях разного пола, опекуны которых были согласны. Результаты ученых поразили. Потому что с помощью разработанной программы участникам эксперимента корректно удавалось отвечать на вопросы, узнавать своих близких людей, пытаться поговорить с родственниками. Сигналы, полученные с помощью программы, помогли парализованным людям поговорить, чему собственно они были очень довольны. Важен тот факт, что многие из участников находились на искусственной вентиляции легких, что доказывало невероятность и уникальность данной разработки.
Результаты эксперимента смогли подтвердить то, что даже в парализованном состоянии человеку хочется общаться с людьми, у них есть желание и надежда на восстановление.
Ученые утверждают, что эксперимент доказывает, что дальнейшее изучение и развитие поможет развить полноценное формирование речевого сигнала по определенным параметрам, а также устройств, которые смогут помочь парализованным людям учиться двигаться самостоятельно.
Рассмотрим еще один пример американских ученых из Баттельской исследовательской организации, которая несколько лет назад смогла совершить открытие в области лечения парализованного человека.
В 2010 году молодой человек по имени Ян Бурхарт в результате несчастного случая оказался прикованным к инвалидному креслу. Он не был инвалидом с рождения, и хотел вновь научиться управлять своим телом, именно поэтому он согласился на операцию, которая была экспериментом.
В американском медицинском центре в штате Огайо Яну Бурхарту была проведена операция по имплантации специального чипа в мозг, который разработали ученые. В течение пары недель Яну требовалось на экране монитора научиться управлять и шевелить виртуально рукой. В его главные задачи входило умение сосредоточиться мысленно, чтобы суметь выполнить определенное действие. Тренировка прошла успешно.
После тренировочной программы на компьютере, Яна начали подключать к специальным устройствам. На руку был надет специальный браслет, стимулирующий мышцы руки с помощью электродов. А имплантированный чип в голове подсоединили к специальному устройству проводами, позволяющими подавать от импульсов мозга в машину определенные сигналы, которые преобразовывались в самой машине, и уже затем направлялись сигналами в браслеты. На картинке наглядно виден сам процесс. После различных попыток, Яну начало удаваться разжимать пальцы на руке. Затем он смог самостоятельно двигать запястье руки, поднимать и опускать его.
Достижениями этого эксперимента стало то, что Ян смог ранее парализованной рукой подержать ложку в руке. Это стало удивительным достижением в медицине и науке.
Благодаря этому, ученые продолжают свои исследования и эксперименты, для того, чтобы в будущем помочь парализованным людям полноценно научиться работать своими конечностями.
Безусловно, технологии нужно дорабатывать, скорость передачи информации должна быть очень высокой, чтобы человек мог управлять своими движениями в режиме реального времени, а не зависал. А устройство должно быть миниатюрным и надежным.
По мнению профессора Грегуара Куртина, такие технологии в биоэлектронном лечении, которые помогут парализованным людям вернуться к полноценной жизни, будут доступны к 2020 году. Но уже сейчас такие разработки открывают большие возможности и дают надежду миллионам людей на самостоятельное движение и помощь в синтезировании их речи.
В Китае научились читать мысли людей
Свершилось: в Китае начали сканировать мысли. Новости High tech.
При подготовке дайджеста использованы материалы businessinsider.com, techcrunch.com, fastcompany.com, bloomberg.com.
Фото: pixabay
- В КНР сканируют мозг рабочих
- Twitter предсказали проблемы
- Медикам помогут ногтевые сенсоры
- Маркетологов пугают боты
- Amazon ошиблись с записями
- Alphabet делает новые батареи
- Дороги починят телефонами
- SpaceX закончили год рекордом
Газета South China Morning Post опубликовала материал об использовании технологии прямого сканирования мозга сотрудников на заводе Hangzhou Zhongheng Electric. Рабочие носят шлемы с датчиками, считывающими активность мозга. Управляющие используют информацию для определения времени и частоты перерывов. Система призвана уменьшить стресс от работы и увеличить производительность труда. Правительство Китая заявило о планах поддержать развитие технологии.
Компания Citron Research опубликовала доклад о перспективах Twitter. Аналитики считают, что платформа испытывает большие проблемы с «токсичностью» – грубым и агрессивным поведением пользователей. В связи с этим ее ожидают проблемы в отношениях с рекламодателями и падение доходов. После публикации доклада стоимость акций Twitter упала на 11%. Ранее исследование Amnesty International показало распространенность в социальной сети ненависти.
IBM представила новый медицинский сенсор для автоматической диагностики. Миниатюрный сенсор прикрепляется к ногтю и отслеживает движение, давление и силу хватки. Собранные данные передаются компьютеру и обрабатываются искусственным интеллектом. На основе полученной информации врачи могут проводить мониторинг здоровья пациента, ставить диагнозы и контролировать развитие болезни.
Компания Captiv8, разрабатывающая инструменты для маркетологов, выпустила отчет об «инфлюэнсирах-мошенниках» в 2018 году. Авторы считают, что фальшивые подписчики стали большой проблемой в рекламе. Из $2,7 млрд, потраченных на продвижение в Instagram за год, 11% пришлось на аккаунты с преобладанием ботов. Для эффективных трат предпринимателям необходимы четкие, надежные инструменты проверки подписчиков. Ряд платформ, включая Instagram, уже начали бороться с проблемой.
Немецкий журнал C’t опубликовал историю читателя, запросившего свои личные данные у Amazon. Он получил 1700 записей чужих разговоров с устройствами с системой Alexa. Записи содержали массу личных данных, включая имя и адрес пользователя. Amazon не заметила утечки данных, но после публикации истории, подарила пользователю новое устройство Echo и членство в сервисе Prime.
Alphabet запустили проект Malta, призванный разработать доступные формы хранения энергии для полномасштабных сетей. Исследователи работают с электро-термальными системами, способными хранить энергию дольше чем литиевые батареи. Новая технология способна значительно улучшить эффективность солнечных батарей. Проект получили финансирование в $26 млн. Ведущим инвестором стал фонд Breakthrough Energy Ventures, основанный Биллом Гейтсом и Джеком Ма.
Стартап Roadbotics разработал новую систему мониторинга состояния дорог. Программа работает с данными, собранными с помощью смартфонов, записывающих видео из объезжающих город машин. Система обработки изображений переводит видео в модели дорог, учитывая трещины, ямы и прочие возможные проблемы. Ряд городов в США уже обратились к компании за консультациями.
SpaceX успешно провели свой 21 запуск в 2018 году. Таким образом, компания побила свой рекорд 2017 года – тогда были произведены 18 запусков. Ракета Falcon-9 подняла на орбиту спутник с системой GPS III. Спутник будет обслуживать Воздушные силы США. По мнению экспертов, в 2019 году компании будут стремиться первыми доставить людей в космос и обратно. Основными претендентами считаются SpaceX, Boeing, Virgin Galactic и Blue Orchid.
Сам себе телепат. Когда учёные смогут прочесть человеческие мысли?
Ведь если есть электрический импульс, пусть и очень слабый, значит, при наличии сверхчувствительных приборов его можно уловить и во что-то преобразовать. Исследователи из разных стран в последнее время добиваются значительных успехов в этой области. И чтение мыслей им уже не кажется фантастикой. АиФ.ru пригляделся к самым интересным разработкам.
Как найти «нейрон Мэрилин Монро»?
На днях китайское агентство «Синьхуа» сообщило, что учёные из Тяньцзиньского университета создали устройство под названием Brain Talker. Оно определяет сигналы нейронов коры головного мозга, декодирует их и преобразовывает в цифровые данные. Примечателен его размер: это чип. По сути, китайцы сделали микросхему, которая будет читать и расшифровывать мысли человека.
Над девайсами, предназначенными для обмена информацией между мозгом и электронным устройством (тем же компьютером), учёные работают давно. Технологию назвали нейрокомпьютерным интерфейсом (Brain-Computer Interface, BCI). Изначально она задумывалась для помощи обездвиженным людям, пациентам с потерей речи. Размещённые на голове датчики должны считывать простые намерения и реализовывать их: например, человек смотрит на монитор, двигает курсор к определённой букве в алфавите, выбирает её и ставит в строку сообщения. И так буква за буквой. Тем же способом можно включать или выключать телевизор, давать команды инвалидной коляске, управлять протезами и т.п.
Это, конечно, ещё не чтение мыслей, но связь между мозговой активностью и внешним устройством очевидна. Основная проблема технологии в том, что электрические сигналы, которые передаёт мозг, содержат много фонового шума. И найти в этом шуме сигнал от конкретной группы нейронов (появились даже такие термины, как «нейрон моей бабушки» или «нейрон Мэрилин Монро») очень сложно. А уж «вычленить» из них человеческую мысль — тем более.
«Разработанный нами чип способен распознавать второстепенные нейронные электрические сигналы и эффективно расшифровывать содержащуюся в них информацию, — объясняет исследователь Тяньцзиньского университета Мин Донг. — Таким образом, значительно повышается скорость и точность передачи информации».
По словам исследователя, их разработка выведет технологии нейрокомпьютерных интерфейсов из лабораторий на массовый рынок. Устройство будет портативным и доступным для широкой публики. Его станут использовать не только в лечебных учреждениях, но и в образовательных программах, и в индустрии развлечений.
Например, можно будет играть в компьютерные игры силой мысли. В прошлом году в ходе эксперимента в Вашингтонском университете три добровольца сыграли в «Тетрис» с помощью «телепатической» связи. Выглядело это так. Игроку, который должен управлять фигурами, не был виден экран. А двум другим — виден. Они мысленно подсказывали ему, куда двигать фигуры: прибор считывал их электроэнцефалограмму (ЭЭГ) и заставлял определённым образом мигать лампочки. Это мигание и было подсказкой игроку.
Авторы эксперимента признавали, что всё это пока выглядит очень примитивно, но в дальнейшем поможет общаться людям с травмами мозга напрямую, без всяких лампочек. То есть мысль одного человека (или хотя бы его намерение) будет поступать в мозг другого. А это уже и есть настоящее чтение мыслей.
Можно ли разговаривать молча?
Ещё одно направление в технологиях нейрокомпьютерного интерфейса — попытки превратить мысли в устную речь. Самому человеку говорить при этом будет необязательно.
Так, группа учёных из Нидерландов, Германии и США использует для этих целей модели на основе нейронных сетей. Испытуемые читают вслух, произносят речь или просто слушают аудиозаписи, а система считывает сигналы головного мозга. Затем нейросеть анализирует «поведение» слуховой коры (она активна и во время речи, и во время прослушивания) и воспроизводит слова и предложения. Точность достигает 75%.
Другая команда европейских исследователей опиралась на данные шести человек, у которых была удалена опухоль головного мозга. Микрофон записывал их голоса, а электроды считывали информацию из речевых центров мозга. Компьютер сравнил показания электродов с аудиозаписями. 40% данных распознано верно.
Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско пошли другим путём. В их лаборатории искусственный интеллект анализирует движения губ человека и воспроизводит речь. А если точнее, то одна нейросеть согласовывает сигналы мозга с движениями губ, а вторая превращает эти движения в синтезированный голос.
Когда устройство доведут до ума, человек будет мысленно воспроизводить движения рта (или молча шевелить губами), а окружающие смогут услышать его речь, озвученную компьютером. А это значит, что немые люди получат возможность свободно и внятно разговаривать.
Кино, которое не может не нравиться
Разумеется, технологии считывания мыслей не могли остаться без внимания военных. В мае было объявлено, что научно-исследовательское подразделение Пентагона, DARPA, собирается потратить десятки миллионов долларов на финансирование программ, цель которых — создание нейроинтерфейса для управления техникой.
Это уже назвали «оружием, управляемым силой мысли», но пока речь идёт о том, чтобы научить операторов мысленно отправлять инструкции машинам. Например, с помощью шлема или другого устройства, надетого на голову. Если учёные добьются успехов, то к нейроинтерфейсам можно будет подключать и оружие. Допустим, боевых дронов. Поэтому не исключено, что в ХХI веке традиционные (или пресловутые гибридные) войны уступят место «войнам мысли».
Наконец, неожиданное решение нашли в киноиндустрии. В прошлом году британский режиссёр Ричард Рэмчерн представил фильм The Moment, сюжет которого зритель может менять с помощью мыслей. Точнее, менять можно некоторые сцены, их порядок и переходы между ними, ритм повествования музыкальное сопровождение, а ключевые события и финал остаются прежними. Зритель надевает шлем для регистрации мозговой активности, похожий на приборы для снятия ЭЭГ. Стоит лишь подумать о том, что вам не нравится сцена, как она корректируется, а действие переключается на основную сюжетную линию.
Фильм длится всего 27 минут. Первые тестовые показы оказались успешными. Конечно, разветвлённого сюжета с разными вариантами развития событий создать невозможно, да и в кинотеатре такой фильм не покажешь (зритель у него может быть только один), но опыт всё равно интересный. Хотя бы тем, что показывает: у технологий нейрокомпьютерного интерфейса могут самые неожиданные применения. Ведь если есть электрический импульс, пусть и очень слабый, значит, при наличии сверхчувствительных приборов его можно уловить и во что-то преобразовать. Исследователи из разных стран в последнее время добиваются значительных успехов в этой области. И чтение мыслей им уже не кажется фантастикой. АиФ.ru пригляделся к самым интересным разработкам.
Китайцы создали чип, способный читать мысли человека
Чипирование людей в ближайшем будущем может обеспечить решение многих непростых медицинских проблем и облегчить жизнь инвалидов, полностью утративших двигательную активность и речь. Разработка ученых из Медицинского института Говарда Хьюза при Стэнфордском университете, выполненная совместно с нейрохирургом Джейми Хендерсоном из Стэнфорда, позволила расшифровать нейронные сигналы, связанные с написанием букв и последующим отображением печатной версии этих символов в режиме реального времени на экран компьютера.
В основу методики разработчиков из Стэнфорда положен интерфейс «мозг-компьютер» (BCI), способный распознать мысленно воображаемый человеком текст, написанный им от руки, и трансформировать электронные сигналы от чипа в текстовое сообщение. Человек мысленно представляет написание текста, что приводит к возникновению в мозге соответствующей активности, распознаваемой специально обученным алгоритмом, использующим искусственный интеллект.
На первых тестах система показала скорость передачи данных до 40 символов в минуту. Однако последние испытания показали уже скорость до 90 символов в минуту. Все аналогичные решения работы с интерфейсом BCI демонстрируют значительно более низкую скорость передачи информации.
В реальных испытаниях системы принял участие парализованный от шеи до нижних конечностей пациент в возрасте 65 лет. В область мозга, контролирующую движения пальцев рук испытуемого были имплантированы два чипа. Мужчина мысленно представлял написание текста по буквам, датчики отслеживали мозговые импульсы и трансформировали их в буквы на экране компьютера.
Разработчики заявили о создании системы «мозг-компьютер», преобразующей мысль в действие. Новая методика позволит расширить возможности общения людям с инвалидностью, лишающей их речи. Скорость декодирования данных от датчиков будет увеличиваться по мере совершенствования алгоритмов. Испытание первого 65-ти летнего пациента между тем показало, что скорость преобразования мысленного текста в буквы на компьютере сопоставима со скоростью печати на смартфоне человеком аналогичного возраста.
Новый имплантат трансформирует мысли в речь
Неврологи Калифорнийского университета, расположенного в Сан-Франциско, разработали имплантат, декодирующий сигналы мозга и преобразующий их в синтезированную речь. Разработка может стать основой для построения нейронных речевых протезов.
Со временем это даст шанс на нормальное общение тем, кто страдает от последствий инсульта или черепно-мозговой травмы. А также пациентам, имеющим нейродегенеративные болезни: боковой амиотрофический склероз, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона и т.д. Разработку прокомментировал сотрудник Института нейробиологии имени Вейля, профессор неврологической хирургии Эдвард Чанг. По его словам, впервые можно получать целые устные фразы, взяв за основу активность мозга человека. А значит, есть вполне реальный шанс на создание устройства, клинически рабочего у людей, потерявших речь.
Новый имплантат размещается в мозгу человека, где и сканирует сигналы. Полученные таким образом данные декодируются, а затем передаются ещё на один прибор. Он-то и транслирует синтетическую речь.
По словам Эдварда Чанга, точность сопоставления анатомии и звука позволяет инженерам делать для каждого пациента вполне реалистичный виртуальный голос. В этом им помогли 2 алгоритма машинного обучения. Один применяется декодером, преобразующим сигналы активности мозга, которые вырабатываются во время речи, в движения голосового виртуального тракта. Второй алгоритм используется синтезатором, преобразующим эти движения в синтетический голос пациента.
Когда разработку можно будет применять в медицине в массовом масштабе, не сообщается.
Созданы наушники, способные читать мысли
Нейротехнологическая компания Neurable создала устройство под названием Enten, способное читать мысли, передает Tengrinews.kz со ссылкой на Daily Mail.
Устройство выглядит как обычная пара наушников, однако в нем установлены датчики для отслеживания электрических сигналов, генерируемых нейронами в мозгу. Оно работает в паре с приложением, которое использует алгоритмы машинного обучения, чтобы распознавать, как выглядят мозговые волны, когда человек концентрируется или отвлекается.
Затем система может отключить уведомления, включить успокаивающий белый шум или предложить сделать перерыв, чтобы “подзарядить умственные батареи” пользователя. Таким образом, наушники сами определяют, когда вам нужен умственный перерыв, и предлагают усилить шумоподавление, если ваша концентрация снижается.
Daily Mail
Генеральный директор Neurable Рамзес Алькайд заявил, что на создание устройства его вдохновил дядя, который сконструировал себе протез после того, как потерял ногу в автокатастрофе.
“Я был очарован тем, как инженерные разработки способны улучшить мобильность человека и его состояние. И в ходе этого процесса я понял, что многие проблемы людей можно решить, если работать с центром управления – мозгом”, – пояснил он.
Daily Mail
Опираясь на теорию о том, что у людей обычно есть только два-три часа высокой продуктивности в день, Алькайд заявил, что Enten может предлагать перерывы, блокировать уведомления и усиливать шумоподавление, чтобы пользователи могли сосредоточиться на работе в течение всего дня.
Daily Mail
В будущем устройство научится определять состояние человека по другим факторам, например, как часто он пьет воду и улыбается. На основе этих данных наушники будут самостоятельно подбирать подходящую музыку в плейлисте. Стоимость наушников оценивается в 279 долларов (119 тысяч тенге).
Ранее Apple представила новые накладные наушники AirPods Max.
Испанец разблокировал смартфон отрезанным пальцем. Считалось, что это невозможно
Испанскому пенсионеру Киран Хиггинсу удалось разблокировать телефон отрезанной фалангой пальца, которой он лишился месяц назад во время аварии на подъемном кране.
Палец он сохранил в спиртовом растворе на случай страховых претензий. Просто ради интереса мужчина попробовал разблокировать им свой телефон Samsung Galaxy A20, и у него получилось. Он тут же позвонил репортерам.
Блокировка снималась каждый раз, когда Киран подносил палец к дактилоскопическому сенсору. Считалось, что такого не может быть, ведь датчик считывает не только рельеф пальца, но и слабые электрические сигналы, исходящие от него. А от отрезанной фаланги никаких сигналов идти не может.
В Samsung ситуацию пока никак не прокомментировали.
