Начаты работы по созданию чипа-имплантата, способного преобразовать сигналы всех нейронов мозга в двоичный код - «Наука и технологии»

Представители Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA объявили о начале новой программы, нацеленной на создание чипа-имплантата, способного стать высокоэффективным "мостом" между человеческим мозгом и цифровыми электронными устройствами. Технологии, разработанные в рамках программы Neural Engineering System Design (NESD), позволят подключать мозг человека напрямую к специализированному суперкомпьютеру, а на практике это можно будет использовать во многих областях, включая конструирование, науку и здравоохранение.

Современные вычислительные технологии развиваются постоянными быстрыми темпами, подверженными незначительным отклонениям, и нынешние вычислительные системы уже вполне способны справиться с объемами информации, генерируемой сложным человеческим мозгом. Однако, область нейротехнологий, которая является связующим мозг и компьютеры звеном, принципиально не успевает угнаться за этими темпами.

"Работа наилучших современных систем интерфейса мозг-компьютер походит на два суперкомпьютера, пытающихся обмениваться информацией через два древних модема, способных работать на скорости 300 бит в секунду" - рассказывает Филип Альвелда (Phillip Alvelda), один из руководителей программы NESD, - "Тем не менее, возможностей существующих систем достаточно для реализации некоторых технологий, которые только недавно считались чем-то из разряда научной фантастики. А теперь вообразите себе то, что станет возможным, когда мы получим в свое распоряжение инструменты, способные открыть высокоскоростной канал обмена данными между мозгом человека и компьютером".

В наилучших образцах интерфейсных систем мозг-компьютер (brain-computer interface, BCI) передача данных производится через сто отдельных информационных каналов, в каждый из которых "упаковывается" информация, собираемая с десятков тысяч нейронов. Неудивительно, что такой подход не может обеспечить наилучшего результата, получаемые сигналы от отдельных нейронов являются прерывистыми, неточными и сильно зашумленными.

Технологии следующего поколения, которые будут разработаны в рамках программы NESD, обеспечат более высокую точность передачи сигналов от головного мозга за счет вживляемого в нервные ткани интерфейсного чипа. Согласно предварительным требованиям, объем этого чипа не должен будет превышать одного кубического сантиметра, а его возможностей должно быть достаточно для оцифровки и передачи сигналов минимум от миллиона отдельно взятых нейронов.

Трудности, с которыми придется столкнуться участникам программы NESD при разработке аппаратных средств и средств программной поддержки, можно охарактеризовать термином "феноменальные". Для того, чтобы добиться успешного конечного результата, участникам программы придется совместить в одно целое знания и опыт из самых различных областей науки и техники, начиная от синтетической биологии, нейробиологии и заканчивая низкопотребляющей высокоэффективной электроникой. А самой сложной задачей станут технологии детектирования и транскодирования не только электрических нервных сигналов, но и сигналов электрохимической природы, при помощи которых производится обмен информацией между нейронами. Это, в свою очередь, позволит не только кардинально увеличить точность работы системы интерфейса мозг-компьютер, но и увеличить разнообразие информации, получаемой напрямую из мозга человека.

Если реализация программы NESD окажется успешной, то у новых систем интерфейса будет очень и очень обширный круг областей применений. И речь здесь идет не только о сборе данных о работе головного мозга, в перспективе все это может позволить использовать возможности мозга для решения сложнейших задач, которые являются слишком тяжелыми даже для самых современных и мощных суперкомпьютеров.