Sana psykofysiologilta, Moskovan valtionyliopiston biologian tiedekunnan neurofysiologian ja hermorajapintojen laboratorion johtajalta, biologisten tieteiden tohtorilta, professori Alexander Kaplanilta.

Mies ei kestä

Andrei Volodin, AiF. Terveys": - Aleksanteri Jakovlevich, kirjassasi "Aivojen salaisuudet" väität, että tulevaisuus on aivojen ja tietokoneen symbioosissa. Miksi?

Aleksanteri Kaplan: — Koska maailma, jossa nyt elämme, muuttuu vähitellen digitaaliseksi. Tietovirtojen nopeus ja määrä kasvavat eksponentiaalisesti. Ihmisen äly ei enää kestä tällaisia ​​kuormia. Viime aikoina neuroottisten ja psykiatristen sairauksien määrä on lisääntynyt merkittävästi. Tämä viittaa siihen, että aivot eivät pysty selviytymään työstään uusissa olosuhteissa. Ja tässä ihmisen on tehtävä päätöksiä. Yksi niistä on yhdistää aivot tekoälyyn.

- Sitten meistä tulee robotteja?

- Me jäämme tavalliset ihmiset, vain meille ei anneta pöytätietokoneita, kuten nyt, vaan laitteita suoraa viestintää varten aivojen ja tietokoneen välillä. Tämä yhteys perustuu pään ihon pinnalta tallennetun aivojen sähköisen toiminnan dekoodaukseen. Elektroenkefalogrammin dekoodaus mahdollistaa jo esimerkiksi henkilön aikomuksen arvaamisen ja tietyn kuvakkeen aktivoinnin tietokoneen näytöllä. Vastaava komento suoritetaan ilman liikkeitä tai puhetta yhdellä henkisellä ponnistelulla. Ja kaikki tämä ilman ongelmia henkilölle - kuulokkeiden aivoille - tietokoneviestintä Voit poistaa ne päästäsi milloin tahansa, kuten kuulokkeet. Yksinkertaisimmat aivo-tietokone-rajapintajärjestelmät ovat jo käytössä klinikoilla, joissa ne auttavat potilaita, joilla on vaikeita puhe- ja liikehäiriöitä.

Rise of the Machines on peruttu

— Eikö voisi käydä niin, että aivoihin yhdistetty tietokoneverkko orjuuttaa ihmisen?

– Nykyaikainen elektroniikka atk-tiloja niillä on kaksi ratkaisevaa etua: lähes rajaton muisti ja nopeus, joka on vertaansa vailla ihmisen ajattelun nopeuteen. Tämä tarkoittaa, että sellaisia ​​kykyjä vaativat tehtävät voidaan uskoa tekoälylle. Jos esimerkiksi on tehtävä monia laskennallisia operaatioita, aivot voivat päästä suoraan tietokoneen muistisoluihin. Ja silloin ihmisen luova voima yhdistyisi jättimäiseen muistiin ja nopeuteen elektroniset järjestelmät. Yhdessä heistä tulee vahvempia - mutta vahvempia ihmisen hyväksi.

Tämä on teknisesti saavutettavissa. Ja tämä ratkaisee kysymyksen siitä, kuka voittaa kenet aivojen ja tietokoneen välisessä taistelussa, koska tässä tapauksessa ihminen hyödyntää tekoälyjärjestelmää itsensä vuoksi - kuin kolmatta pallonpuoliskoa. Yksi pallonpuolisko ei voi tuhota toista aivoissa.

Sen lisäksi, että yritetään yhdistää ihmisen aivot tietokonejärjestelmät Muutkin kehitystyöt ovat parhaillaan käynnissä. Robotit ovat yhä kehittyneempiä, osa niistä ohjaa monimutkaisia ​​mekanismeja ja jopa ohjelmoi itseään. Eikö tämä ole vaarallista?

”On olemassa vaara, että tekoäly voi vahingossa vahingoittaa ihmiskuntaa. Siksi sinun on oltava erittäin varovainen kirjoittaessasi ohjelmia ydinvoimaloiden, suurten energia- ja kuljetuskompleksien sekä ihmisten elämää ylläpitävien järjestelmien ohjaamiseksi. Siellä oleva automaatio voi yksinkertaisesti tehdä virheen, eikä järjestelmän katastrofaalinen vika ole poissuljettu. Mutta toistan, nämä ovat vain ohjelmoijien virheitä, eivätkä pahojen robottien juonitteluja.

Tekoäly voi tietysti sisältää itseään korjaavia moduuleja, mutta ne ovat myös ihmisten suunnittelemia. On vaikea kuvitella, kuinka ihmiskunnalle alun perin vihamielinen tehtävä alkaa ohjelmoitua tähän järjestelmään.

Ei-tieteiskirjallisuus

— Milloin tekoäly saa tietoisuuden?

"Uskottiin, että hän hallitsee planeettaa 1900-luvun puolivälissä, mutta mitään sellaista ei tapahtunut. Ehkä tämä tapahtuu sata vuotta myöhemmin - tämän vuosisadan puolivälissä. Mutta nämä eivät ole tutkijoiden, vaan futurologien ajatuksia.

- Tarkoittaako tämä sitä, että meidän on kohdattava sähköinen "persoonallisuus"?

– Humanisoimmeko liian "älykkäitä" robotteja?

– Robotti on vain ohjelmakoodin soitin. Jos älykkäillä roboteilla tarkoitetaan ohjelmia, joilla on sisäinen kokemus, niin robotin ja ihmisen käyttäytymisessä on tietysti yhtäläisyyksiä. Oletukset, että tällaisilla roboteilla olisi lähitulevaisuudessa ihmisten tai ainakin eläinten tunteiden kompleksi, ovat kuitenkin tällä hetkellä perusteettomia. Ja älykkäiden koneiden populaation syntyminen on edelleen liian epätieteellistä fiktiota.

1. Kehityshistoria

Neurokybernetiikan alalla ihmissilmää simuloivia laitteita kehitettiin Yhdysvalloissa 1950-luvun lopulla.

2. Ensimmäinen robotti

Ensimmäinen kaukosäätimellä varustettu ja 2,5 m korkea androidi syntyi vuonna 1957 Italiassa. Robotti painoi noin tonnin.

3. Ainutlaatuinen omaisuus

Aivoilla on plastisuuden ominaisuus. Jos jokin sen osastoista vaikuttaa, muut osastot voivat korvata sen toiminnan.

Käsiproteesi - 1944.

Proteesit- kadonneiden tai peruuttamattomasti vaurioituneiden ruumiinosien korvaaminen keinotekoisilla korvikkeilla tekohampaat. Proteesi on tärkeä vaihe raajoja menettäneen tai tuki- ja liikuntaelimistön sairauksista kärsivän henkilön sosiaalinen ja työperäinen kuntoutusprosessi.

Protetiikka on lääketieteen ja tekniikan välinen tieteenala, joka liittyy läheisesti ortopediaan, traumatologiaan ja korjaavaan kirurgiaan jne. Vaikka protetiikka erillisenä tieteenalana erotettiin 1800-luvulla, tietoa siitä löytyy antiikin ajoilta - kreikkalaiselta historioitsijalta Herodotukselta, roomalainen historioitsija Plinius ja muut.

Proteesin päätyypit

On olemassa seuraavat pääasialliset proteesityypit:

SISÄÄN suppeassa merkityksessä pidetään proteesina

• anatominen - tekoraajojen tuotanto - proteesit kädet ja jalat, hampaat, silmät, nenä, rintarauhaset jne.;

• terapeuttiset proteesit - ortoosit (ortopediset tuotteet) - korsetit, kengät, siteet jne.
• Erillinen proteesityyppi on kuulolaitteiden valmistus.

Tarina

Ensimmäinen maininta proteesista löytyy Rig Vedasta, joka kertoo, että soturi menetti jalkansa taistelussa ja hänelle tehtiin rautajalka. Muinaiset egyptiläiset tunsivat proteesin, minkä todistaa Uuden kuningaskunnan puinen sormimuumio. Proteesit kehittyivät pitkään huonosti. Kuuluisat merirosvokoukut ja puiset jalat ovat proteesin varhaisia ​​muotoja.

Mekaniikan kehityksen jälkeen, lähempänä nykyaikaa, alkoi ilmestyä edistyneempiä proteeseja, jotka simuloivat hyvin kadonnutta kehon osaa tai jopa pystyivät liikkumaan sisäänrakennettujen mekanismien ansiosta.

Mutta nämä olivat vain proteeseja ulkoiset osat kehot, sisäelinten proteesit (esim. AbioCor) ilmestyivät jo elektroniikan aikakaudella, ja nykyaikainen lääketiede voi poistaa proteesin kokonaan uusimpien kantasolutekniikoiden ansiosta, Tämä hetki ei vielä täysin kehittynyt. Raajojen proteesin lisäksi nivelten, hampaiden proteesit sekä myös silmien ja muiden kehon osien kosmeettiset proteesit ovat yleisiä nykylääketieteessä. Kosmeettiset proteesit auttavat ihmisiä kommunikoimaan sellaisten henkilöiden kanssa, jotka eivät ole tottuneet kommunikoimaan epämuodostuneiden ihmisten kanssa ilman, että heistä tulee liian tunteita. Proteesin lisäksi sinänsä, kirurgit löysivät erilaisia ​​ratkaisuja toiminnallisuuden osittainen palauttaminen silvotuille raajoille. Siten saksalainen lääkäri Hermann Krukenberg kehitti (välittömästi ensimmäisen maailmansodan jälkeen) Krukenbergin käsi- eräänlainen "kynsi", joka on valmistettu säteen ja kyynärluun päistä potilailla, joilla on traumaattinen käden amputaatio. (Krukenbergin menettely)

Muinainen egyptiläinen varvasproteesi

Historiallinen katsaus

Proteesit keksittiin jo muinaisina aikoina. Tekojalkojen prototyyppi - puupala, jalusta kadonneen alaraajan sijaan, on säilynyt tähän päivään asti. Ajan myötä se on kokenut monia muutoksia, joista mainitsemme merkittävimmän. Camillus Nyurop keksi laitteen - puunpalan alaosaan, joka puolipallon avulla saadaan pyörimään, jotta vältetään mahdollisuus, että puupala juuttuisi kivien väliin. Kannen kitkan estämiseksi kannon päälle laitetaan pehmeästi täytetty nahkapussi ennen sen työntämistä ohueen lehmuspuusta valmistettuun pussiin. amerikkalaiset 1800-luvulla Hickory-puuta käytettiin tekojaloissa, erityisesti jaloissa sen suuremman lujuuden ja silti merkittävän keveyden vuoksi.

Proteesi - XIX vuosisata.

1800-luvulla valmistetut metalliholkit (peltiraudasta, uudesta hopeasta tai alumiinipronssista) olivat erittäin kevyitä ja samalla erittäin kestäviä. Pehmusteesta ei ole koskaan jälkeäkään. vahvistettu hihan sisällä, mutta vain kantoon, joka oli aiemmin kääritty flanellisidoille (ylhäältä alas), sitten laitettiin pitkä ja paksusti täytetty nahkasuppilo, jonka jälkeen kannon pää työnnettiin holkki niin, että se riippui vapaasti jälkimmäisen sisällä ilman, että siihen kohdistuisi paineita. Ainoastaan ​​näissä olosuhteissa voitiin välttää kitkan aiheuttama haava kantoon. Kovat kumiset hihat olivat hauraita. Kaikki tekojalkojen parannukset perustuivat puukappaleen periaatteeseen, jonka tavoitteena oli poistaa puukappaleen päähaitta (sillä kävelevän henkilön piti jatkuvasti kuvata kaaria ulospäin liikkuessaan) ja säilyttää jalan muoto. Jälkimmäinen oli helppo saavuttaa; ensimmäinen vaati paljon vaivaa. Amerikkalainen Dr. Bly oli ensimmäinen, joka yritti matkia luontoa rakentaessaan keinotekoista jalkaniveltä; liikkeet siinä suoritettiin kiillotetun lasipallon läpi, joka makasi vulkanoidusta kumista tehdyssä ontelossa. Jalka oli yhdistetty sääreen neljällä suolinauhalla, jotka kiinnitettiin poikittain laitteen yläosan poikki kulkevaan ympyrään. Tällaiset parannetut liitokset eivät ole vielä korvanneet yksinkertaisia ​​saranoituja liitoksia, jotka ovat turvallisempia ja halvempia. Berliinin Pfister asentaa sylinterimäiset kumijouset jalkaniveliin; liikkeet tehdään vahvojen saranoiden kautta. Toinen kantapää on kiinnitetty kantapäähän. Tämän mekanismin avulla kävelystä tulee joustava, hiljainen ja vähemmän väsyttävä kuin muilla laitteilla. Kumijouset itse säilyttävät joustavuutensa vuosia muuttumatta. Jotta varpaat eivät tartu lattiaan käännettäessä, laitteen varvasosa on tehty liikkuvaksi kierrejousen ja pohjassa olevan yksinkertaisen saranan avulla. Tekojalka kiinnitetään kantoon tai vartaloon olkahihnoilla ja hihnoilla tottumuksesta ja harjoituksesta riippuen, joskus erikseen, joskus yhdessä. Tekoraajojen käyttö ei voi tapahtua ennen tiheän arven muodostumista, joten aikaisintaan 6-10 kuukautta leikkauksen jälkeen. Henkilökohtainen tarkastus, johon osallistuu lääkäri, henkilökohtaiset mittaukset I.-osien valmistukseen osallistuvan teknikon toimesta, ovat tietysti erittäin toivottavia; Jos tämä ei ole mahdollista, Professori Mosetig suosittelee sidosasentajan tarvittavan mittauksen merkitsemistä oheiseen kaaviokuvaan.

Yläraajojen proteesit (keinotekoiset kädet)

Keinotekoiset kädet 1800-luvulla. jaettiin "työkäsiin" ja "kosmeettisiin käsiin" eli luksustavaroihin. Muurarille tai työmiehelle ne rajoittuivat kyynärvarteen tai olkapäähän kiinnittämään vahvistetusta nahkaholkista tehty side, johon kiinnitettiin ammattia vastaava työväline - pihdit, rengas, koukku jne. Kosmeettinen keinotekoinen kädet, riippuen ammatista, elämäntavasta, koulutusasteesta jne. olosuhteet olivat enemmän tai vähemmän monimutkaiset. Keinotekoisella kädellä voisi olla luonnollisen muotoinen käsine, jossa on tyylikäs lastenkäsine, joka pystyy tuottamaan hienoa työtä; kirjoittaa ja jopa sekoittaa kortteja (kuten kenraali Davydovin kuuluisa käsi). Jos kyynärvarsi amputoidaan, ts. amputaation taso ei saavuttanut kyynärpään niveltä, sitten keinotekoisen käsivarren avulla oli mahdollista palauttaa yläraajan toiminta; mutta jos olkapää amputoitiin, käsillä työskentely oli mahdollista vain runsaan, erittäin monimutkaisen ja vaativan suurta vaivaa laitteet. Jälkimmäisen lisäksi keinotekoiset yläraajat koostuivat kahdesta olkavarren ja kyynärvarren nahka- tai metalliholkista, jotka oli saranoitu liikkuvasti kyynärnivelen yläpuolelle metallilastoilla. Käsi oli tehty vaaleasta puusta ja kiinnitetty kiinteästi kyynärvarteen tai liikkuvaksi. Jokaisen sormen nivelissä oli jousia; sormien päistä on suolistonauhat, jotka yhdistettiin ranteen nivelen taakse ja jatkuivat kahden vahvemman narun muodossa, ja toinen, joka kulki rullaa pitkin kyynärnivelen läpi, kiinnitettiin yläolakkeen jouseen, kun taas toinen, joka myös liikkui lohkolla, päätyi vapaasti silmukaan. Jos haluat pitää sormesi puristuksissa, kun olkapää on ojennettuna, tämä silmukka ripustetaan olkapään nappiin. Kun kyynärpää taivutettiin vapaaehtoisesti, sormet sulkeutuivat tässä laitteessa ja olivat täysin kiinni, jos olkapää oli taivutettu suorassa kulmassa. Tekokäsien tilaamiseen riitti mainita kannon pituus- ja tilavuusmitat sekä terve käsi sekä selittää tekniikka, mihin tarkoitukseen niitä tulee palvella.

Esimerkki modernista bionisesta käsivarresta, joka kehitettiin Yhdysvalloissa vuonna 2014, on DEKA Arm-3.

Vuonna 2015 Illinoisin yliopistossa Urbana-Champaignissa kehitettyjen edullisien käsiproteesien myynti alkoi Yhdysvalloissa. Edullisuus saavutetaan 3D-tulostuksella.

Vuonna 2015 Novosibirskin nuorista kehittäjistä koostuva yritys loi teknologian robottiproteesin valmistamiseksi, joka on kolme kertaa halvempi kuin saksalainen ja seitsemän kertaa halvempi kuin englantilainen analogi. Tämä tuli mahdolliseksi kalliiden materiaalien luopumisen ansiosta. Novosibirskin kehittäjät korvasivat hiilen ja titaanin polymeereillä ja halvemmilla metalliseoksilla. Lisäksi tuotannossa käytetään 3D-tulostusta.

Helmikuussa 2015 venäläinen yritys MaxBionic esitteli Venäjän pienimmän bionisen proteesin lapsille. Potilastutkimukset saatiin päätökseen maaliskuussa 2015, ja niiden odotetaan alkavan lokakuussa. massamyyntiä heidän proteesejaan.

Toukokuussa 2015 venäläinen Motorika läpäisi toimivan mekaanisen käden sertifioinnin, ja siitä lähtien Venäjällä on asennettu maksutta värillisiä proteeseja erilaisilla teknologisilla ja pelikiinnikkeillä. Parhaillaan yhtiö kehittää myös halpaa biosähköistä proteesia, testiryhmää rekrytoidaan ja myynnin on tarkoitus alkaa kesällä 2016.

Chalmersin teknillisen yliopiston (Göteborg, Ruotsi) tutkijat pystyivät yhdessä bioteknologiayrityksen Integrum AB:n kanssa yhdistämään proteettisen käsivarren, joka on luotu osana eurooppalaista proteesin tutkimusohjelmaa, suoraan hermoihin ja lihaksiin. Kirurgit kiinnittivät proteesin naisen kahteen kyynärvarren luuhun (säde ja kyynärluu) titaani-implanteilla ja liittivät sitten 16 elektrodia hänen hermoihinsa ja lihaksiinsa. Tämän ansiosta hän pystyi hallitsemaan kätensä liikkeitä aivojensa avulla (ajatuksia) . Hän pystyi sitomaan kengännauhansa ja kirjoittamaan näppäimistöllä.

Alaraajojen proteesit

C-jalan polviproteesi

Otto Bock Orthopedic Industry esitteli C-Legin ensimmäisen kerran Nürnbergin ortopedian maailmankonferenssissa vuonna 1997.

Vääntömomenttianturit sijaitsevat C-Legin pohjakärjen putkessa. Nämä vääntömomenttianturit käyttävät useita venymäantureita määrittääkseen, missä voima kohdistettiin polveen, jaloista ja voiman suuruus.

C-Leg ohjaa polven taivutusta ja venymisvastusta hydraulisylinterin avulla.

Endoproteesit

Endoproteesit: endosta - sisältä

Nivelen vaihto

Jos leikkaukseen on viitteitä, nivelleikkaus voi olla valintamenetelmä. Tällä hetkellä lonkka- ja polvinivelten endoproteesit on kehitetty ja niitä käytetään menestyksekkäästi. Osteoporoosin tapauksessa endoproteesit tehdään sementoiduilla rakenteilla. Polvinivelen konservatiivinen jatkohoito auttaa lyhentämään leikattujen potilaiden kuntoutusaikaa ja lisäämään hoidon tehokkuutta.

Lonkan tekonivelleikkaus

Yhteinen rakenne

Lonkkanivel on suurin ja raskaimmin kuormitettu nivel. Se koostuu reisiluun päästä, joka niveltyy lantion luun koveraan, pyöristettyyn etabulumiin.

Indikaatiot lonkkanivelleikkaukseen (THA)

Patologiset muutokset, jotka aiheuttavat jatkuvaa toimintahäiriötä, johon liittyy kipua ja kontraktuura:

Epäyhtenäiset reisiluun kaulan murtumat

Täydellisen lonkkaproteesin tarkoitus

Lonkkanivelleikkauksen (THA) tavoitteena on vähentää kipua ja palauttaa nivelten toiminta. Tämä operaatio on tehokas tapa palauttaa nivelten toiminta, mikä voi parantaa merkittävästi ihmisen elämänlaatua.

THA:lla korvataan proksimaalinen reisiluu ja acetabulum. Nivelen vahingoittuneet alueet korvataan endoproteesilla, joka toistaa terveen nivelen anatomisen muodon ja mahdollistaa tarvittavan liikkeen.

Asetabulaariseen kuppi istutetaan asetabulumiin. Kuppiin on asennettu polyeteeni tai keraaminen vuoraus. Varsi, jossa on kartio kaulassa, istutetaan reiteen endoproteesin pään kiinnittämiseksi.

Kiinnitysmenetelmät

Niitä on erilaisia kiinnitysmenetelmiä luun endoproteesin osat:

Sementin kiinnitys - komponenttien kiinnittäminen luusementtiin

Sementtiton/press-fit -kiinnitys – primaarinen mekaaninen kiinnitys komponentin tiukasta kiinnittymisestä luuhun, toissijainen osseointegraatiosta johtuva kiinnitys, jonka aikana luu kasvaa tai kasvaa komponentin huokoiseen pintaan.

Englannin, Walesin, Pohjois-Irlannin ja Mansaaren johtavan National Joint Replacement Registry -rekisterin mukaan sementtitön lonkan tekonivel on suosituin kiinnitysmenetelmä: 39,1 % kaikista kliinisistä tapauksista.

Valmistusmateriaalit

Nykyaikaisten endoproteesien valmistukseen käytetään edistyneimpiä ja todistetuimpia materiaaleja: keramiikkaa, metallia ja polyeteeniä, joilla on korkea lujuus ja hyvä eloonjäämisaste ihmiskehossa.

Viimeisen vuosikymmenen aikana kaikki johtavat valmistajat ovat tuoneet markkinoille uusia polyeteenimateriaaleja, jotka ovat vähentäneet merkittävästi kulumisen, osteolyysin ja komponenttien löystymisen riskiä ja varmistaneet siten endoproteesin pidemmän säilymisen.

Riippuen materiaaliyhdistelmästä yksittäisiä komponentteja On tapana erottaa useita kitkapareja:

• Metalli-polyeteeni(metallipää, polyeteenivuori)
• Keramiikka - polytileeni(keraaminen pää, polyeteenivuori)
• Keramiikka-keramiikka(keraaminen pää, keraaminen vuori)

Endoproteesin selviytyminen

Eri kitkaparien (eri komponenttien materiaalien yhdistelmät) elinkelpoisuus ihmiskehossa on erilainen. Esimerkiksi selviytymisen kannalta menestynein ja johtavan mukaan implantoitavin järjestelmä riippumaton lähde National Register of Joint Replacement Englannissa, Walesissa, Pohjois-Irlannissa ja Mansaarella on sementtitön CORAIL®-varsi, jossa on sementtitön PINNACLE®-kuppi (Johnson & Johnson, DePuy Synthes), jossa on keraaminen-polyeteenikitkapari. Tämä malli osoittaa, että eloonjäämisaste on noin 98 % 10 vuoden havainnoinnin aikana.

Komplikaatioiden riski implantoitaessa sementtitöntä CORAIL®-vartta ja sementtitöntä PINNACLE®-kuppia eri kitkaparien kanssa on myös pienin.

Kun endoproteesi kuluu, se korvataan kokonaan tai osittain uudella, tätä menettelyä kutsutaan nivelten korjausleikkaukseksi.

Monet julkaisut on omistettu menestyksekkäälle THA:lle pitkällä aikavälillä. Endoproteesin korvaamisesta sementtittömällä kiinnitysjärjestelmällä on luotettavia kliinisiä tuloksia 25 vuoden havaintojaksolta: esimerkiksi Johnson & Johnson DePuy Synthesin valmistaman endoproteesin erinomainen eloonjäämisaste yli 25 vuoden ajalta kirjattiin 96,3 %:ssa tapauksista. Erityisesti, erinomaisia ​​tuloksia osoittaa sementtitöntä THA:ta nuorilla alle 30-vuotiailla potilailla: 13 vuoden seurannan tulosten perusteella reisiluun varren eloonjäämisaste oli 100 %.

Komplikaatiot

Yritykset

• Metalist (tuotantoyhdistys) Rostec
• Moskovan proteesi- ja ortopedinen yritys (työministeriö)
• Skoliologia (Pietari)

Venäjällä on myös yrityksiä Arkangelin, Volgogradin, Ivanovon, Izhevskin, Novokuznetskin, Rostovin, Tyumenin ja Ufan kaupungeissa, jotka ovat työministeriön alaisia.

Alkaa: 14.10.2010 | Loppu: 20.11.2010

Kaplan Aleksanteri Jakovlevich

Alexander Yakovlevich Kaplan - pää. Neurofysiologian ja neurorajapintojen laboratorio, Moskovan valtionyliopiston biologinen tiedekunta. M.V. Lomonosova, biologisten tieteiden tohtori, professori, Venäjän federaation hallituksen valtionpalkinnon saaja.

Yksi Alexander Kaplanin tärkeimmistä tieteellisistä kiinnostuksen kohteista on NEUROCOMMUNICATOR-teknologian kehittäminen, joka avaa mahdollisuuksia suoralle kommunikaatiolle linjalla: aivo-tietokone.

Yli 50 vuotta sitten havaittiin, että ihminen pystyy muuttamaan omien aivojensa biovirtojen ominaisuuksia, ts. elektroenkefalogrammi (EEG). Neurokommunikaattorien toimintaperiaate perustuu tähän ilmiöön. Mielivaltaisia ​​muutoksia aivojen biovirroissa voidaan käyttää binäärikoodina suorassa viestinnässä aivojen ja ulkoisen ympäristön toimilaitteiden välillä.

Tätä tekniikkaa kutsutaan nimellä brain-computer interface technology (BCI) tai englanniksi Brain-Computer Interface (BCI). Samanlaisia ​​tekniikoita voidaan käyttää lääketieteessä vammaisille, joilla on vakavia lihashäiriöitä, sekä aivovaurioiden seurausten kuntoutukseen. Voimme sanoa, että BCI:n myötä ajatus voi ohjata suoraan tietokoneen kursoria, ohjata näppäimistöä, moottoreita ja asemia sekä siirtää esineitä millä tahansa etäisyydellä, joka on saatavilla BCI:hen kytketyn lähettimen radiosignaalille.

Tällä hetkellä A. Kaplanin laboratorio tunnetaan jo innovatiivisista BCI-kehityksistä, erityisesti algoritmien kehittämisestä monitorin RGB-ohjaimen tiedostamattomaan ohjaukseen, uusista algoritmeista luotettavaan "ajatusohjattu" kirjetulostukseen, ensimmäinen tietokone BCI-pohjaiset pelit jne.

Lisätietoja Alexander Kaplanin johdolla tehdystä tutkimuksesta löytyy Human Brain Study Groupin verkkosivuilta http://brain.bio.msu.ru/bci_r.htm

Kysymykset ja vastaukset:

Kysymys:

Eugene
Hei! Eräässä S. Lemin tarinoissa sanotaan seuraava tilanne: eräs tiedemies loi useita keinotekoisia "aivoja", yhdisti ne verkostoksi, antoi niille heidän maailmansa alkuolosuhteet käyttöliittymänsä avulla, yleensä otti luojan roolin. Kuten hän väitti, tekoälyt, kun tekniikka kehittyy asianmukaisesti, eivät millään tavalla pysty ymmärtämään, keitä he todella ovat: kaikkia heidän maailmansa tapahtumia, kaikkia vaikutteita. ympäristöön ovat tietokoneen asettamia. Tämä on solipsismia. Ehkä off-topic, mutta kysymys kuuluu: onko tällainen tilanne mahdollista todelliselle ihmismielelle kaukaisessa tulevaisuudessa? Kuvittele vain - kehon kuoleman jälkeen aivot pystyvät elämään itsenäisesti omassa maailmassaan! Etkö usko, että teknologiasi kehitys voi johtaa kyborgien syntymiseen?

Vastaus:

Kaplan Aleksanteri Jakovlevich

Yhdessä filosofisissa esseissään kymmenen vuotta sitten Stanislav Lem teki merkittävän eron älykkyyden ja järjen käsitteiden välillä: "... ÄLYKSI näyttää minusta PERSONALAISEMmalta, toisin sanoen vailla yksilöllisyyden merkkejä, kuin MIELI." On selvää, että mikään tietokonesimulaatio ei voi korvata yksilön yksilöllistä maailmaa, joka kehittyy ihmisen ensimmäisistä elämänpäivistä yhtä johdonmukaisesti ja askel askeleelta kuin hänen kehonsa. Siksi riippumatta siitä, kuinka samankaltaisia ​​tietokonesimuloidun todellisuuden kuvat ovat totuuden kanssa, ei väliä kuinka instrumentaalisia keinoja Jos ihmisaivot eivät olisi varustettu kaikenlaisilla hermoliitännöillä, ne kantaisivat tietyn ihmisen yksilöllistä maailmaa ja ilmentyisivät yksilönä elämänsä viimeisiin minuutteihin asti.
Aivojen ja tietokoneiden rajapinnat tulevat tulevaisuudessa olemaan vain tietokoneen hiiret ja ohjaussauvat kutistuneet korvaklipsien kokoisiksi. Aivoilla on mahdollisuus kommunikoida ulkopuolisten kanssa nopeammin ja mukavammin tietoympäristöjä: tietokoneet, tietovirrat, mobiilirobotit, kyborgit, jos haluat. Kyllä, tulevaisuudessa ihmisen persoonallisuus pystyy ilmentymään täysin ulkomaailmassa niin kauan kuin hänen aivonsa elävät. Mutta haluaako ihminen sellaisen elämän ilman ruumista? Tämä on toinen aihe...

Kysymys:

TLD
Alexander Yakovlevich, kirjoitat - "...BCI:t eivät voi millään tavalla rikastaa ihmisen sisäistä maailmaa, ne ovat vain yksi hänen työkaluistaan ​​ulkomaailman hallitsemiseen ja itsesäätelyyn"... Vastasit kysymykseeni epäsuorasti - " itsesäätelylle ”Tarkoittaako tämä, että BCI on myös työkalu omien tunteiden hallintaan? Ja jos on, niin kuka pitää toisen henkilön "mekaanisista", "annetuista" tunteista?

Vastaus:

Kaplan Aleksanteri Jakovlevich

Ymmärrän negatiivisuutesi koskien kehon, sen tunteiden, motiivien keinotekoisen "säätämisen" teknologioita... BCI:t eivät kuitenkaan kuulu sellaisiin teknologioihin. IMC on kuin polkupyörä: jos haluat, voit ajaa sillä, mutta jos haluat, voit kävellä. BCI on toinen monista korkean teknologian ihmistyökaluista, jotka auttavat häntä sopeutumaan teollistuneen yhteiskunnan olosuhteisiin. Ihmisen luonnollinen evoluutio ei voinut ennakoida "suunnittelussaan" niin nopeaa sivilisaation teknologista kehitystä viimeisten 50-100 vuoden aikana. Siksi henkilö tarvitsee ehdottomasti keinotekoista teknogeenistä tukea. IMC on yksi tällaisen tuen vaihtoehdoista. BCI:n avulla ihminen voi leikkiä "aivojen kierteillä" ei huonommin kuin kuntosalilla olevilla lihaksilla.

Kysymys:

Ilja
Tarvitsetko tavoitteidesi saavuttamiseksi laadullisia muutoksia tällä hetkellä tietokoneille asetettuihin vaatimuksiin: uusiin ohjelmointikieliin? uusia laskentaparadigmoja? uudet makro-\mikroarkkitehtuurit jne.?

Vastaus:

Kaplan Aleksanteri Jakovlevich

Jos puhumme maailmassa elektroniikan, ohjelmoinnin ja laskennallisen matematiikan teknologioista, niin tämä kaikki riittää edistymään kohti täydellisten aivo-tietokone-rajapintoja niiden nykyaikaisessa määritelmässä. Jos puhumme nimenomaan tämän alueen tutkimuksesta Venäjällä ja erityisesti laboratoriossamme, tarvitsemme kipeästi erikoistuneiden prosessorien ja sirujen kehittämistä ja valmistusta toteuttaaksemme aivojen ja tietokoneiden rajapintoja käytännöllisimmällä tavalla ja reaaliajassa.

Kysymys:

Vain tyttö
Hei. Kerro minulle, jos meditaatiotilassa joogit pystyvät hallitsemaan biorytmejä, tarkoittaako tämä sitä, että esimerkiksi aivovaurion tapauksessa he pystyvät hallitsemaan ja käyttämään BCI:tä paljon nopeammin ja menestyksekkäämmin kuin ne, joilla on et ole koskaan käsitellyt meditaatiota?

Vastaus:

Kaplan Aleksanteri Jakovlevich

Kyvyt ovat ihmisen geneettisesti annettua tai hankittua taipumusta osallistua tiettyyn toimintaan laajassa merkityksessä: ulosteesta tieteellisten teorioiden luomiseen. Jotkut näistä kyvyistä määräävät ihmisen kyvyn kuunnella itseään, fyysistä ja henkistä tilaa. Tietenkin tämä taito kehittyy enemmän ihmisillä, jotka harjoittavat systemaattisesti meditatiivista harjoittelua, ja siksi heille annetaan enemmän mahdollisuuksia hallita BCI-tekniikoita. Kuitenkin vastaava vertailevat tutkimukset. Olemme vasta alkamassa tutkia ihmisen työtaitojen todellisen muodostumisen malleja BCI-piirissä. Odotamme, että BCI-pohjaisten simulaattoreiden käyttö kehittää ihmisen kykyä hallita kehoaan, henkisiä tilojaan ja itseään sen laajimmassa merkityksessä.

Kysymys:

TLD
Alexander Yakovlevich, hyvää iltapäivää. "IMC" kuulostaa erittäin hyvältä, varsinkin yhdistettynä "vammaisten auttamiseen"... "Innovaatioon"... maineeseen... ja kaikkiin siitä seuraaviin seurauksiin. Mutta itse asiassa - kyky hallita omaa EEG:täsi - miksi? Tehdään aivoista muovisemmat? Pystytkö hallitsemaan tunteita? Richard Davidson sitoutui tekemään ihmisistä onnellisempia (tosin meditaation avulla) - ja mitä hän teki? Onko mahdollista tehdä ihmistä onnelliseksi keinotekoisesti? Onko omien aivojen biovirtoja muuttamalla mahdollista hallita omia tunteitaan? Halut? Onko mahdollista oppia "käskemään" itseäsi rakastamaan tai vihaamaan? Olla onnellinen vai surullinen? Ja eikö sellaisesta henkilöstä tule tulevaisuudessa sieluton olento? Pohjimmiltaan robotti? Ja eikö tämä ole yksilön ja samalla yhteiskunnan alkeellista degradaatiota? Kiitos.

Vastaus:

Kaplan Aleksanteri Jakovlevich

Panit aivan oikein merkille päätoiveemme luoda täydellisiä BCI:itä terveille ihmisille: antaa heille todellisia simulaattoreita erilaisille aivomekanismeille. Se, mihin olemme jo pitkään tottuneet kehon harjoittelun suhteen - kehon kunto - tulee nyt kotiin aivojen harjoittamisen kannalta - aivokunto.

Kuvittele, että aivokuoren etulohkojen toiminnassa on havaittu puutteita - nykyaikaisen neuropsykologian mukaan tämä johtaa tahdonhallinnan, huomion puutteen ja hyperaktiivisuuden rikkomiseen. Tällaisten seurausten välttämiseksi yritetään oikosulkea näiden aivoalueiden sähköinen aktiivisuus peliharjoittelun avulla - saamme miellyttävän simulaattorin heikenneiden aivomekanismien toimintaan. Laajemmassa merkityksessä se on itsehillintää. Nyt vähän haaveilen, sillä tutkijat ovat vasta lähestymässä itse räätälöidyn BCI:n kehittämistä, mutta osoitan hyvin erityiseen BCI-alalla jo alkaneeseen työn suuntaan.

Mitä tulee kysymykseen siitä, tekevätkö BCI:t ihmisen onnellisemmaksi, vastaukseni on: he eivät tee. Ihmisen tekee onnelliseksi vain se, mikä on hänen päässään, ei se, mikä on ulkopuolella. BCI:t eivät voi missään tapauksessa rikastaa ihmisen sisäistä maailmaa, vaan ne ovat vain yksi hänen työkaluistaan ​​ulkomaailman hallitsemiseen ja itsesäätelyyn.

Kysymys:

voitto
Alexander Yakovlevich, nyt BCI-teknologiat pystyvät edelleen hallitsemaan prosessin neurofysiologisen olemuksen ymmärtämisen tason. Mutta huomenna tieteen ja teknologian mahdollisuudet pystyvät vaikuttamaan ja jopa hallitsemaan henkistä toimintaa tietokone-aivojärjestelmässä. Oletko samaa mieltä?

Vastaus:

Kaplan Aleksanteri Jakovlevich

BCI-tekniikat on määritelmänsä mukaan suunniteltu siirtämään henkisiä komentoja suoraan aivoista ulkoisiin vastaanottaviin tai toimiviin laitteisiin ilman lihasten välitystä. Nämä tekniikat ovat jo edellyttäneet ja vaativat jatkossakin merkittävää kehitystä asiaan liittyvässä neurofysiologisessa ja kognitiivisessa tutkimuksessa. Olennaista tässä on, että huolimatta osallistumisesta tähän aivojen biovirtojen tallennusmenetelmien tekniikkaan, ei puhuta ajatusten lukemisesta. Tässä analogia on lähempänä sitä, että hyvä mestari arvaa moottorin kunnon melun perusteella.

Mitä tulee ihmisen henkisen toiminnan teknogeeniseen hallintaan, tämä on täysin erilainen alue, jolla sekä multimediavälineet tiedon välittämiseen ja esittämiseen että yksittäiset tekniikat sanoilla ohjaamiseen ja hoitoon ovat olleet pitkään menestyneimmät. On tärkeää huomata, että nykyaikaisten teoreettisten käsitysten ja ihmisaivotieteen kokeellisen tiedon mukaan edes kaukaisessa tulevaisuudessa ei ole mahdollista muodostaa yhteyttä aivoihin millään tavalla. datakaapelit hallitsemaan psyykettä.

Kysymys:

Makrofagit

Hyvä Alexander Yakovlevich.
"Aivojen kvasistationaariset tilat" ovat samat kuin "joustavat linkit", joita N.P. Bekhtereva, joka haaveili "teknisestä telepatiasta - "(ajatusprosessien lukemisesta) ja vietti paljon aikaa etsiessään mielenterveyden ilmentymien aivokorrelaatioita ilman menestystä.
Toisin sanoen hermosolujen erikoistuminen ei ole vain laukaisimia (venäläisten löytämiä ja amerikkalaisten menestyksekkäästi kehittämiä. Neuronit - laukaisijat - komentohermosolut, jotka vain käynnistävät motorisen ohjelman, mutta eivät osallistu sen jatkototeutukseen.)

Nykyään aivotoiminta ja vastaavasti motoriset ohjelmat - motoristen neuronien aktiivisuuden suhde - tapahtuu yhdellä aivojen alueella, huomenna se on täysin erilainen EEG-rajapinnan tallentama alue - laitteet vaativat jatkuvaa uudelleenkonfigurointia. Miten yrität vangita vaikeaselkoisen? Jatkuva, vaivalloinen uudelleenkonfigurointi on erittäin aikaa vievää ja siten kallista.
Toivon sinulle menestystä. :)

Vastaus:

Kaplan Aleksanteri Jakovlevich

En ryhdy tulkitsemaan, mitä "joustavat linkit" ovat N.P. Bekhterevan mukaan. Mitä tulee ajatuksiimme metastabiilien tilojen olemassaolosta hermojärjestelmät, ne perustuvat puhtaasti kokeellisiin tosiasioihin, joiden mukaan ihmisen elektroenkefalogrammi näyttää joukolta näennäisiä osia, jotka erotetaan toisistaan ​​lyhytaikaisilla siirtymäjaksoilla. "Se näyttää" tarkoittaa, että ankarat tilastot (ja paljon asioita tehtiin tällä sarjalla yhdessä matemaatikoiden kanssa) vahvistavat tämän EEG:n rakenteen. Jos on kvasistationaarisen EEG:n jaksoja, emme voi kiistää itseltämme hypoteesia vastaavien hermojärjestelmien kvasistabiilien tilojen olemassaolosta. Siinä kaikki, emme kirjoita mistään henkisen toiminnan korrelaatioista tässä tapauksessa. Katso tarkemmin arvosteluistani ja artikkeleistani, joiden kokotekstiversiot on julkaistu verkkosivuillamme.

Artikkelissamme ei myöskään kuvata, miten käyttöliittymä on määritetty yksilölliset ominaisuudet EEG, ts. EEG-luokittajan kertoimet löytyvät. Lyhyesti sanottuna tämä tapahtuu vain 2-4 minuutissa, eikä sen jälkeen vaadi säätöä useiden kuukausien ajan, koska saadut kertoimet eivät voi muuttua merkittävästi saman ikäjakson aikana. Kuten näette, saimme jotain varsin hienovaraista. Muuten, emme ole ensimmäisiä emmekä viimeisiä - samanlaiset BCI-tekniikat tunnetaan nyt melko hyvin, kyse on vain prosessin neurofysiologisen olemuksen ymmärtämisen monimutkaisuudesta ja algoritmien tyylikkyydestä.

Kysymys:

Kompshmarik Victor
Ihmiskunnalla ei ole pulaa vammaisista... ja minä olen yksi heistä, ja halusin todella, että jokaisella on mahdollisuus hallita tuhansia teratavuja tietokoneen muistia ikään kuin he olisivat omiaan. Valitettavasti toteutuksen seuraukset eivät ehkä ole niin ruusuisia kuin haluaisin, mutta näkymät... Toivon, että työnne johtaa tähän ennemmin tai myöhemmin.

Vastaus:

Kaplan Aleksanteri Jakovlevich

Kiitos tuesta. Kyllä, usein polku tuohon hyvin vaalituun päämäärään, jonka tunnet tänään, on kaukana lähellä. Ja työn tulokset voivat olla aluksi pettymys. Aivojen ja tietokoneen rajapintateknologia vaatii paljon enemmän työtä. Mutta antautukaamme itämaisen viisauden armolle, ettei ihminen voi keksiä jotain, mitä hän ei ennemmin tai myöhemmin pysty tekemään.

Kysymys:

Dmitri V.
Hei, Alexander Yakovlevich. Mitä vaikeuksia BCI:n parissa työskenteleminen on, mitä vaikeuksia laboratorio kohtaa?

Vastaus:

Kaplan Aleksanteri Jakovlevich

Jokin aika sitten suurin vaikeus aivojen ja tietokoneiden rajapintojen aiheen parissa työskentelyssä oli ongelman riittämätön teoreettinen ja kokeellinen kehittäminen. Tällä hetkellä tutkijoiden ja erityisesti laboratoriossamme käytettävissä olevat teoreettiset ja kokeelliset perustat ovat merkittävästi edellä julkisten ja yksityisten säätiöiden halukkuutta osoittaa riittävästi varoja loppukehitystyöhön, esimerkiksi biomekaanisen käsiproteesin luomiseen, siirtää merkittävä osa olemassa olevista tietokonepeleistä hallita "ajatuksen voimaa", luoda lääketieteelliset järjestelmät vammaisten kuntoutus, aivokuntojärjestelmien kehittäminen muistin, huomion, operatiivisen ajattelun jne.

Kysymys:

Denis
Mitä ovat tekniset tiedot järjestelmät, joita käytetään suoraan kommunikoimaan aivojen kanssa? Anturit, nopeus, prosessorit, erikoiskortit vai suoraan tietokoneeseen? Onko mahdollista tunnistaa käsien ja jalkojen liikkeet? Nuo. kuten Kinnekt-pelikonsoli (mutta visuaalinen tunnistus tapahtuu siellä) tai käsineiden tyyppi (mutta käsineissä olevat anturit, joita on käytettävä).

Vastaus:

Kaplan Aleksanteri Jakovlevich

BCI-tekniikka on rakenteeltaan hyvin yksinkertainen: a) elektrodijärjestelmä, ts. elektrodit, jotka on kiinnitetty tavalla tai toisella päähän biopotentiaalien lukemista varten; b) monikanavainen biopotentiaalivahvistin on BCI:n kriittisin osa, koska tässä vahvistimessa ei saa olla yli 1 µV huipusta huippuun -kohinaa oikosuljetussa sisääntulossa 75 Hz asti, ja siinä on oltava myös korkea tuloimpedanssi(jopa 1 gOhm) ja riittävä yhteismoodihäiriöiden vaimennuskerroin (jopa 120 dB); c) vähintään 16 bitin nopea analogia-digitaali-muunnin ja tietysti d) ohjelmisto, jossa päämoduuli on EEG-kuvion luokitin.

Mitä tulee mahdollisuuteen tunnistaa käsien liikkeitä tai laajemmin sanottuna kehon liikkeitä, ilmeitä ja muita motoristen taitojen ilmenemismuotoja henkilössä, tämä on vain tarpeen, voiman ja keinojen kysymys. Kaikki on mahdollista.

– Mitä on neuroteknologia?
– Neuroteknologia on yhdistelmä uusimmat menetelmät ja työkalut, jotka on luotu yhdistämällä aivotieteen tietoa tietojenkäsittelytieteen, kybernetiikan, mekatroniikan ja materiaalitieteen alan edistysaskeliin, jotka edistävät uuden tiedon hankkimista aivoista ja mahdollistavat myös niiden resurssien palauttamisen, säilyttämisen ja lisäämisen. Perinteisesti kaikki neuroteknologiat voidaan jakaa "tietoanalyyttisiin" ja "lääketieteellisiin biologisiin" tekniikoihin, jotka tietysti liittyvät läheisesti toisiinsa. Jos ensimmäisten tarkoituksena on pääasiassa "poimia" tietoa aivoista, niin jälkimmäisten tarkoituksena on käyttää tätä tietoa sen toiminnan optimointiin. Esimerkiksi käyttämällä korkearesoluutioisia tomografeja jotkut tutkijat rakentavat erittäin tarkkoja karttoja aivojen rakenteista ja niiden toiminnallisista suhteista, toiset kehittävät huippuluokan menetelmiä lääkkeiden tai mikroinstrumenttien toimittamiseksi sairastuneelle alueelle, toiset käyttävät biokemiallisia tekniikoita luodakseen lähestymistapoja varhaiseen diagnoosiin. aivosairauksista jne., sanalla sanoen, koko neuroteknologian kuljetin rakennetaan. Ja tällaisten kuljettimien määrä kasvaa joka vuosi suuruusluokkaa. Jokainen heistä työskennellessään ei vain "parantaa" tai "palauttaa" aivoja, vaan myös tutkii niitä.

On tullut aika, jolloin aivojen toimintaa koskevien tietojen määrät ovat ylittäneet kaikki rajat ihmisen kyvylle siepata ja analysoida niitä samanaikaisesti. Uusien tietojen lumivyöryt alkoivat tulvii eri alojen tutkijoita biologeista astrofyysikoihin. On aivan luonnollista, että tiedemiehet, ensisijaisesti matemaatikot, joutuivat kehittämään erityisiä lähestymistapoja niin sanotun "big datan" analysointiin, jota ei enää pystytty syväanalyysiin edes tehokkaiden koneiden avulla. Tämä on ymmärrettävää, koneet auttoivat viime aikoihin asti vain käsittelemään ja ryhmittelemään dataa, ja yhteyksien muodostuminen niiden välille oli tiedemiesten ennakointia. Kokonainen tiedon analysointitiede on syntynyt ( Englanti datatieteilijä), joka käsittelee datan digitaalisessa muodossa analysoinnin, käsittelyn ja esittämisen ongelmia. Kun tietoa aivoista kertyy, ei ole yllättävää, että uusia tietokonemenetelmiä merkityksellisen tiedon poimimiseksi tietovirroista on alettu rakentaa ihmisaivojen luonnollisen tiedonkäsittelyn malleille. Esimerkiksi yksi edistyneimmistä menetelmistä koneanalyysi datasta on tullut niin sanotun syvän oppimisen neuroteknologinen menetelmä ( Englanti syvä oppiminen), kun yksinkertaisten laskentaelementtien verkot etsivät kuvioita isosta datasta ja rakentavat jatkuvasti rakennettaan uudelleen, kunnes saavat tuloksen.

– Mitkä ovat suurimmat aivotutkimusprojektit?
– Ehkä suurin vanhan maailman tutkimus on "Ihmisen aivot" -projekti ( Englanti Human Brain Project (HBP) perustettiin vuonna 2013 Sveitsissä ja yhdistää satoja tutkijoita 24 maasta ja 116 kumppanilaitoksesta. HBP-projektin tavoitteena on luoda maailman ensimmäinen malli ihmisaivoista, ja se on mittakaavaltaan ja budjetiltaan ennennäkemätön (1,6 miljardia dollaria).

Euroopan jälkeen myös Yhdysvallat on osallistunut neurotekniikan kilpailuun BRAIN Initiative (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies) -projektilla, jonka budjetti on noin 4 miljardia dollaria. Hankkeen tavoitteena on luoda "toiminnallinen yhteys" - elävä kartta hermoston toiminnasta reaaliajassa.

Kiina, Japani ja useat muut maat eivät myöskään jääneet syrjään neuroteknologisista ponnisteluista.

– Tehdäänkö maassamme vastaavia tutkimuksia?
– Venäjän neuroteknologian horisontin suurin varastolöytö on Neuronet-suunta kansallisen teknologia-aloitteen (https://asi.ru/nti/) puitteissa, jonka toteuttaa pääosin Strategic Initiatives Agency. Tämän aloitteen mukaan seuraavan 20 vuoden aikana neuroteknologian kokonaisvaltaisesta kehittämisestä eri aloilla lääketieteestä tietokonepeleihin tulee yksi maamme valtionpolitiikan painopisteistä.

Neuronet on jo julkaissut ensimmäisen neuroteknologian megaprojektinsa CoBrain. Toisin kuin ulkomaiset hankkeet, joista puhuin, CoBrain keskittyy löytämään tapoja palauttaa, säilyttää ja laajentaa ihmisaivojen resursseja, ensisijaisesti integroimalla ne ergonomisesti teknosfääriin. Hanke yhdistää kymmeniä laboratorioita, joiden tiedot kerätään yksi pohja. Hankkeen toteuttamisesta vastaavat Venäjän federaation johtavat tutkijat ja organisaatiot, erityisesti -.

– Millä aloilla neuroteknologiat ovat kysytyimpiä?
– Ensinnäkin tämä on lääketiede ja farmakologia. Ensinnäkin "asiakkaitamme" ovat ihmiset, jotka kärsivät multippeliskleroosista, joka vaikuttaa aivojen ja selkäytimen hermosäikeiden kalvoihin, sekä Alzheimerin tautiin, joka johtaa muistin menettämiseen, puheen heikkenemiseen ja kognitiiviseen heikkenemiseen ja kehittyy yleensä vanhemmilla. ihmiset. Maailman väestön ikääntyessä sairaiden määrä kasvaa. Valitettavasti nykyaikaiset lääkkeet voivat vain vähentää taudin oireita, mutta eivät kumota niitä. Lääkkeen löytäminen seniilidementiaan on yksi neurofarmakologian päätehtävistä.

Mutta lääkkeen löytäminen ei riitä, se on silti toimitettava tietylle aivojen alueelle. Kun ihminen ottaa pillerin, vaikuttava aine jakautuu koko kehoon vaikuttaen paitsi "kohteeseen", myös muihin elimiin. Joskus lääkkeen epämiellyttävät sivuvaikutukset ovat suuremmat kuin hyödyt, ja hoito on lopetettava. Siksi meidän tehtävämme on löytää paitsi keino, myös tapa toimittaa se kohteeseen.

Toinen ryhmä ihmisiä, joille neuroteknologia voi helpottaa elämäänsä, ovat potilaat, jotka ovat menettäneet kykynsä liikkua, puhua ja joskus molempia. Tilastojen mukaan Venäjällä tapahtuu vuosittain 400–500 tuhatta aivohalvausta. Monet potilaat, jotka ovat kärsineet akuutista aivoverisuonionnettomuudesta, pysyvät hengissä, mutta eivät täysin palauta motorisia toimintoja. Lisäksi puheen tai kyvyn hallita kehoa voi johtua traumaattisesta aivovammasta jne. Osoittautuu, että apuamme tarvitsee kahdesta kolmeen miljoonaa ihmistä. Tällaisilla potilailla ei ole edes mahdollisuutta liikkua, vaan myös kommunikoida.

Onneksi kaikkialla maailmassa ja Venäjän federaatiossa on aloitettu työ neurotekniikoiden luomiseksi kosketukseen ihmisaivojen kanssa, jotta sen käskyt välittyvät suoraan toimilaitteille: pyörätuolikäytöt, tulostuslaitteet, kodinkoneiden kaukosäätimet - nämä ovat ns. "aivo-tietokone" -rajapinnat.

Laboratoriossani Moskovan valtionyliopistossa. M.V. Esimerkiksi Lomonosov on jo luotu neurorajapintoja tekstien kirjoittamiseen tietokoneen näytölle ilman liikkeiden apua suoraan aivoista, perustuen pään pinnalta tallennettujen biopotentiaalien dekoodaukseen. Yksi jatko-opiskelijoistani kehitti suoran aivojen hallinnan pystytuolille, joka pystyi siirtämään halvaantuneen potilaan pystyasentoon. Riittää, että tällainen potilas antaa henkisen käskyn, ja biopotentiaalissa purettu signaali käynnistää vastaavan moottorin. Nyt potilaan ei tarvitse pyytää jotakuta painamaan pystysuuntauspainiketta - hän tekee sen omalla henkisellä ponnistelullaan.

Nyt aiomme tarjota mielenhallintaa "älykoteihin", joille saattaa olla kysyntää myös terveiden ihmisten keskuudessa.

– Pystyvätkö hermolaitteet lukemaan ajatuksia?
– Tutkijoilla on perusteltu käsitys, että ajatuksia ei periaatteessa voida lukea aivojen sähköisen toiminnan analyysin perusteella. Tämä ei ole yllättävää; aivojen biopotentiaalit ovat kaikuja vain yleistetyistä, pääasiassa emotionaalisista, aivojen tiloista, mutta eivät "morsekoodia" ajatuksista, jotka voidaan tulkita sopivalla avaimella. Vaikka asetamme kaksisataa elektrodia kohteen päähän, nämä kaksisataa biopotentiaalikäyrää eivät pysty erottamaan mielikuvia oranssista ja höyryveturista.

– Millä aloilla laboratorionne on lääketieteen ja farmasian lisäksi mukana neurotutkimuksessa?
Aivojen biopotentiaalien tallentamiseen perustuvien neurotekniikoiden avulla olemme oppineet vangitsemaan henkisiä esityksiä liikkeistä, esimerkiksi aikomuksesta nostaa oikeaa tai vasenta kättä tai liikuttaa jalkoja. Jos ensin harjoittelet algoritmin näiden tilojen luokitteluun, sitä voidaan sitten käyttää näiden 3-4 aikomusten havaitsemiseen aivojen sähköisen toiminnan jatkuvan tallennuksen aikana. Samanlainen käyttöliittymä voidaan sovittaa ohjaamaan kodinkoneita, manipulaattoreita ja moottoritoimintojen simulaattoreita. NeuroChat-projektimme on juuri alkanut. Se ei ole hoitoon, ei kuntoutukseen - tämä ei ole lääkettä. Mutta se on tarkoitettu miljoonille ihmisille, jotka syystä tai toisesta ovat menettäneet kykynsä kommunikoida. Tämä on sosiaalinen projekti, jonka avulla tällaiset ihmiset voivat muodostaa yhteyden sosiaalisiin verkostoihin henkisten ponnistelujen avulla neurotekniikan viimeisimmän kehityksen avulla. Tässä ei ole mitään mystiikkaa, olen jo puhunut neurokommunikaattorista, joka perustuu aivojen biopotentiaalien tallentamiseen. Meillä on joitain maailman parhaista.

– Millä periaatteella valitset jatko-opiskelijat?
– Minulla ei ole erityisiä periaatteita jatko-opiskelijoiden valinnassa. Teen opiskelijoiden kanssa vuodeksi suullisen yhteistyösopimuksen. Tämä aika riittää, jotta henkilö ymmärtää, haluaako hän opiskella neuroteknologiaa ja pystyykö hän osoittamaan kiinnostuksensa aiheeseen. Esimerkiksi kaikki jatko-opiskelijani työskentelevät tietokoneiden parissa, mutta minua kiinnostaisi erityisesti opiskelija, joka ottaa aikaa selvittääkseen, miksi jokin ohjelma ei toimi tai miksi tiedoissa on virhe. Tätä varten sinun ei tarvitse olla ohjelmoija tai matemaatikko, riittää, että sinulla on tieteellisen tutkimuksen taito. Englannin kielen taito on myös tärkeää, koska suurin osa tieteellisiä artikkeleita kirjoitettu tällä kielellä.

Sopimuksemme toimii molemmin puolin: vuoden kuluttua opiskelija voi sanoa, että hän ei pitänyt siitä, ja hän voi helposti siirtyä toiseen laboratorioon. On myös erikoisuus, meillä ei ole kykyä esiintyä koulutustyötä. Kaikki perustutkinto- ja jatko-opiskelijat työskentelevät ja oppivat oikeissa projekteissa, ja minä tietysti neuvon ja tuen heitä.

– Onko neuroteknologialla kysyntää lähitulevaisuudessa?
– Uskon, että hermoston kehityksen kysyntä kasvaa. Ongelmana on, että markkinat eivät vielä tunne tällaisia ​​uusia tuotteita. Tämä on ymmärrettävää. Höyryveturi tuntui aikoinaan turhalta innovaatiolta, sillä liikkuakseen se tarvitsi kiskoja, mutta niitä ei vielä ollut olemassa. Veturille laskettiin kiskoja. Näin tulee ilmeisesti käymään neuroteknologian kanssa. Vain tiedemiesten ja toimittajien tulisi laskea jäljet ​​heille. Meidän on puhuttava ja kirjoitettava enemmän hermolaitteista ja esitettävä niiden työ. Ihmiset tuntevat hyödyt, eniten kiinnostavia alueita ilmaantuu ja neuroteknologian kysyntä kasvaa laajasti. Tuleeko niistä todellisia "vetureita" vai ovatko ne tarkoitettu apulaitteiden rooliin, aika näyttää.

– Mitä tapahtumia järjestetään neuroteknologian popularisoimiseksi?
– Cybathlon-kilpailu järjestetään Zürichissä - jotain paralympialaisten kaltaista, mutta ei urheilun vuoksi, vaan parhaiden tekniikoiden etsimiseksi ja testaamiseksi erityyppisille potilaille. Osallistujat hyödyntävät maittensa hermoston kehitystä, joten kyseessä ei ole vain urheilijoiden itsensä vahvuus ja kätevyys, vaan myös eri yritysten bioproteesien, eksoskeletonin ja pyörätuolien laatukilpailut. Venäjä osallistui niihin ja sijoittui 4., 5. ja 6. sijalle 12 mahdollisesta paikasta eri lajeissa.

Cybatlon on mielenkiintoinen tapahtuma, mutta valitettavasti se järjestetään vain kerran neljässä vuodessa ja jopa ulkomailla. Venäjällä he päättivät, että tällaisia ​​kilpailuja tulisi järjestää useammin - vähintään kerran kahdessa vuodessa. Siksi maallamme on pian oma kybernisoituneiden urheilijoiden kilpailu nimeltä "Cybathlon", johon voivat osallistua ihmiset kaikkialta maailmasta.

– Mitä neurotekniikan asiantuntija voi tehdä, jos hän päättää kokeilla jotain uutta?
– Jos tämä asiantuntija on osoittanut itsensä ohjelmoinnissa, hän voi saada töitä minkä tahansa ohjaus- tai hahmontunnistusjärjestelmien kehittäjänä tai ohjelmoijana. Mielestäni tämä on nyt yli puolet markkinoista. Loppujen lopuksi IT-alalla he eivät katso koulutusta, vaan käytännön kokemusta. Jos tämä on neuroteknologia-neurofysiologi, hän on hyödyllinen kaikissa neurofysiologisissa tai kliinisissä laboratorioissa, joissa aivoja tutkitaan.

– Mitä suosittelisit luettavaksi koululaisille, jotka haluavat oppia lisää neuroteknologiasta?
– Mielestäni tärkeää ei ole niinkään se, mitä kirjaa suositellaan, vaan pikemminkin lukijan asenne kirjan sisältöön. Suosittelisin kanssa erityistä huomiota lähestyä ideoita samalla kun mietit, kuinka ideaa voidaan testata. Hyviä kirjoja sisältää aina molemmat oikeassa suhteessa. On olemassa useita kirjoja, joita kaikki perustutkinto- ja jatko-opiskelijani lukevat mielellään.

• "Elävät aivot", Gray Walter;
• "Kuinka näemme mitä näemme", Vjatšeslav Demidov;
• "Ihmisen aivot. Aksonista neuroniin" Isaac Asimov;
• Aivot, mieli ja käyttäytyminen, Floyd Bloom, Arline Leiserson, Laura Hofstadter;
• Aivot ja tietokonekone, Alex M. Andrew;
• "Aivoni. Rakenne, toimintaperiaatteet, mallinnus”, Juri Kosjakov;
• Brain and Soul, Chris Frith;
• "Ihmisen evoluutio. Apina. Neuronit ja sielu”, Alexander Markov;
• "Ylikuormitetut aivot. Tiedonkulku ja työmuistin rajat”, Torkel Klingberg;
• Stephen Juanin "The Weirdness of Our Brains";
• "Koko totuus aivoista. Popular Neurology”, Spitzer Manfred;
• "Peilit aivoissa. Yhteisen toiminnan ja empatian mekanismeista”, Giacomo Rizzolatti;
• "Älykkyys. Kuinka aivosi toimivat”, Konstantin Šeremetjev;
• "Aivomme salaisuudet eli miksi älykkäät ihmiset tekevät typeriä asioita", Sandra Aamodt, Sam Wong.

23. toukokuuta 2011 klo 20.10

Haastattelu biologian tohtori, professori A.Ya. Kaplan

• Puutavarahuone

Koska venäjänkielinen IT-yhteisö on ollut valtavan kiinnostunut sellaisesta aiheesta kuin neurotietokonerajapinnat ja käytännön tutkimus tällä alalla, PROGRAMMIST-lehden toimittajat haastattelivat biologian tohtoria, professori A.Ya. Kaplan.

Psykofysiologi, biologisten tieteiden tohtori, professori, neurofysiologian ja aivo-tietokonerajapintojen laboratorion johtaja (NNCI)
M.V. Lomonosovin mukaan nimetty Moskovan valtionyliopiston biologinen tiedekunta,
Aleksanteri Jakovlevich Kaplan

Pääkirjoitus: Hei, Alexander Yakovlevich. Kerro aluksi hieman itsestäsi, kuka olet, mistä olet kotoisin, perhe, lapset?
Aleksanteri: Kaikki on kuten kaikki muutkin, sekä perhe että lapset. Työpaikka: opiskelija-ajoista nykypäivään, sama asia - Moskovan valtionyliopiston biologian tiedekunnan ihmisen fysiologian laitos nimetty M.V. Lomonosovin mukaan.

Pääkirjoitus: Miksi liitit toimintasi tieteeseen?
Aleksanteri: Se tapahtui. Aloitin kelaamalla auki herätyskellon, sitten kompassin... ja niin se meni, nyt, tässä ovat ihmisen aivot.

Pääkirjoitus: Milloin ensimmäiset tällaiset käyttöliittymät ilmestyivät?
Aleksanteri: Ensimmäiset yritykset alkoivat 1980-luvulla Saksassa auttaa täysin halvaantuneita ihmisiä hallitsemaan pyörätuoliaan ja kommunikoimaan. Sellaiset ihmiset ovat sulkeutuneita itsessään ja heillä ei ole mahdollisuutta ottaa yhteyttä maailmaan; heidän elävistä aivoistaan ​​ei ole mahdollista päästä ulos. Ensin heidät opetettiin siirtämään kohdistinta tietokoneen näytöllä ja vastaamaan "kyllä" tai "ei". Sitten löydettiin tapa kirjoittaa: kun potilaan tarkoittama kirjain ilmestyy monitoriin, EEG:ssä näkyy selkeämpi huippu. Mutta tässä syntyy kirjoitusnopeuden ongelma. Ja me myös työskentelemme sen eteen.

Pääkirjoitus: Miten projekti syntyi, kenen ideat olivat perustavanlaatuisia?
Aleksanteri: Jos puhut BCI:n aivo-tietokonerajapintaprojektista, tämä oli luonnollista jatkoa EEG-dekoodauksen kehityksellemme. Halusin tarkistaa, kuinka hyvin ymmärrämme niiden aivojen toiminnan sähköisten kaikujen luonteen, jotka voidaan tallentaa suoraan pään ihon pinnalta. Keskeinen kysymys: Pystyykö henkilö hallitsemaan EEG-ominaisuuksia, mitkä ja kuinka nopeasti. Joten aluksi liitimme näiden ominaisuuksien muutoksen suoraan RGB-moottoriin tietokoneen näyttö. Koehenkilöille ei kerrottu näistä tutkimuksen yksityiskohdista. Kävi ilmi, että tämä tekninen laitteisto antoi aivoille mahdollisuuden valita haluamasi värinsä kirjaimellisesti "ajatuksen voimalla" ja ilman aivojen omistajan tietämystä. Kaikki alkoi tästä aiheesta julkaistun artikkelin julkaisemisesta International Journal of Neuroscience -lehdessä vuonna 2005. Sitten menimme, kirjoituskoneet, kirjoituskoneet, palapelit, selaimet, ja nyt otamme projektiin ajatusohjatun manipulaattorin, tietokonepelit.

Pääkirjoitus: Kuka muu työskentelee IMC-projekteissa?
Aleksanteri: Kymmeniä laboratorioita on toiminut ulkomailla noin 15 vuoden ajan. SISÄÄN viime vuodet Venäjällä ilmestyi useita ryhmiä, jotka aloittivat IMC-projekteista.

Prof. A.Ya. Kaplan suorittaa toista testiä aivojen ja tietokoneen rajapinnasta ohjaten leluautoa. Mentaalikäskyihin liittyvät EEG-muutokset tulkitaan kannettavalla tietokoneella ja välitetään koneelle.

Pääkirjoitus: IMC-hankkeen rahoituslähteet?
Aleksanteri: Tunnetuimpia: Venäjän perustutkimussäätiö (RFBR ja Bortnik-säätiö pienyritysten kehitysapua varten).

Pääkirjoitus: Ulkomaalaiset kollegat ovat luultavasti kiinnostuneita? Ovatko työsi luokiteltu?
Aleksanteri: Työmme on sopusoinnussa tämän alueen kansalaistutkimuksen maailmanlaajuisen suuntauksen kanssa, joka mahdollistaa vapaan tiedonvaihdon tieteellisten lehtien ja konferenssien kautta. Työssämme ei ole mitään salaista. Totta, yritämme saada patentteja.

Pääkirjoitus: Ovatko armeijamme kiinnostuneita IMC:stä?
Aleksanteri: En tiedä tästä paljoa, vaikka epäilemättä tällä alueella ja antisosiaalisen ja terrorismin vastaisen toiminnan ehkäisyssä olisi myös mahdollista toteuttaa BCI-teknologioiden potentiaalia, joka niiden avulla luontotyö ihmisen aikeilla, jotka ilmenevät EEG-tasolla.

Pääkirjoitus: Kotimaisia ​​antureita BCI:ille?
Aleksanteri: "Sensors for BCIs" on kokonainen polku: elektrodeista komentojen kääntäjään toimilaitteet. Tietysti elektroniset elementit olivat vieraita, nykyaikaisimpia, käytimme jopa antureita, mutta niiden kytkennän piirikaaviot ja kaikki algoritmit ja ohjelmat olivat tietysti meidän. Siksi "BCI-anturit" ovat ilmeisesti kotimaista tuotantoa. Mutta jos kaupallistamme ne, niin käy ilmi, että nykyiset mallimme on lähetettävä "muistettavaksi" jonnekin Kiinaan...

Pääkirjoitus: Onko sinulla julkaisuja? Missä jos ei salaisuus?
Aleksanteri: Se ei voi olla salaisuus. Julkaisut ovat itse asiassa ainoa tutkijan raportointidokumentaatio! Tietenkin meillä on julkaisuja johtavissa kotimaisissa tieteellisissä julkaisuissa ja vastaavan profiilin ulkomaisissa julkaisuissa. Katso sivuiltamme
brain.bio.msu.ru kaikki on suunniteltu aloitteleville kollegoille ja ammattilaisille.

Pääkirjoitus: Missä muissa projekteissa olet mukana?
Aleksanteri: Useiden IMC-projektien lisäksi jatkamme opiskelua perusmekanismeja aivot, joidenkin sen patologioiden luonne, yritämme edistää tietämystämme aivoista luomalla uuden sukupolven Internetin sosiaalisia verkostoja.

Pääkirjoitus: Mitä kirjallisuutta suosittelisit aloitteleville bioinsinöörifyysikoille?
Aleksanteri: Pribram K. Aivojen kielet, Wooldridge D. Aivojen mekanismit, G. Walter Elävät aivot, D.J. DiLorenzo Neuroengineering, T.W. Berger et ai. Brain-Computer Interfaces: Kansainvälinen arvio tutkimus- ja kehitystrendeistä.

Pääkirjoitus: Mitä muuttaisit tai parantaisit nykyaikaisessa kotimaisessa tiedeinstituutissa?
Aleksanteri: Tieteellisten hankkeiden hakemusten pakollinen kansainvälinen arviointi.
Haluaisin kiinnittää huomiota tarpeeseen pumpata tiedettä rahalla ja rakentaa uusia instituutioita, vaan myös luoda tieteelle optimaalinen infrastruktuuri, jotta raha ja instituutiot toimivat oikea paikka, V oikea aika ja heille annettiin tietotukea.

Pääkirjoitus: Miten tietotekniikan tuntemus auttaa tieteellisessä toiminnassa?
Aleksanteri: Tällä hetkellä tämä on 75-prosenttinen menestys.

Pääkirjoitus: Kerro meille harrastuksistasi?
Aleksanteri: Tykkään matkustaa ympäri maailmaa ja... tehdä tiedettä.

Pääkirjoitus: Mitkä ovat tulevaisuuden suunnitelmasi?
Aleksanteri: Omistamaan enemmän ja enemmän aikaa omiin etuihini ja yhä vähemmän tilaustöihin... Mutta tilaustyö takaa nämä omat edut - otan todennäköisesti EEG-ohjatun proteesin projektin... ja myös EEG-ohjatuissa tietokonepeleissä.

Toivoa tätä materiaalia oli mielenkiintoinen sinulle ja saattaa olla sysäys neurofysiologian ja NCI:n tutkimukselle.