Интерфейс мозг-компьютер: управление гаджетами без рук и голоса

Ученые давно пытались проникнуть в тайны мозга. Прорыв наметился 15-20 лет назад, когда появился интерфейс мозг-компьютер. Устройство дало надежду на общение обездвиженным людям. С его помощью управлять компьютером и подключенными гаджетами можно силой мысли.

Рынок нейроинтерфейсов исчисляется сотнями миллионов долларов. Их продажи растут месяц за месяцем. Инвесторы поддерживают разработку новых устройств. Стартапы выводят на рынок свои изобретения.

Попробуем вникнуть в тренд, понять, как “ловят” мозговые волны, кто развивает нейротехнологии и как в них инвестировать.

Мозговые волны

мозговые волны
Мозговые волны: «поймать» легче, чем расшифровать

Электрическую активность мозга представляют его волны. Они возникают при электрохимических реакциях (передаче информации) между нейронами. Как оказалось, “уловить” мозговые волны — полдела, нужно их еще расшифровать.

Из общего спектра ученые-нейробиологи выделяют 5 диапазонов.

  • Дельта-волны (0-4 Гц). Характеризуют глубокий сон без сновидений, сферу подсознания.
  • Тета-волны (4-8 Гц). Сопровождают дремоту, глубокий релакс, озарение, креатив, медитацию, автоматизм движений.
  • Альфа-волны (8-12 Гц). Выявляют легкое расслабление, комфорт, хорошее настроение, позитивное восприятие, аутотренинг.
  • Бета-волны (12-30 Гц). Показывают бодрствование, внимание, усвоение информации,  сосредоточенность, возбуждение, тревогу, испуг.
  • Гамма-волны (30-70 Гц). Отражают инсайт, сострадание, самоконтроль, запоминание, обобщение, чтение, разговор.

Голова — уже предмет “светлый”

Интерфейс мозг-компьютер (другие названия — нейроинтерфейс, прямой нейронный интерфейс, мозговой интерфейс) создали, чтобы мозг мог обмениваться информацией с гаджетами. Последние могут отправлять ему или получать данные. Основная проблема — расшифровать сигналы мозга, чтобы преобразовать в цифровые команды для устройств.

Как правило, в интерфейс мозг-компьютер входят датчики, которые фиксируют мозговые волны, провода для передачи данных или модуль Bluetooth, декодер (прибор или алгоритм для расшифровки) и компьютер (планшет) для управления системой. Устройства различают по способу установки сенсоров (под череп, на кожу головы или тела).

Исследования нейроинтерфейса стартовали в 1970-х годах в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). Сначала это были эксперименты на животных. В середине 1990-х в организм человека имплантировали первые устройства, которые передавали данные от тела к компьютеру.

Инвазивный интерфейс мозг-компьютер

инвазивный интерфейс
Инвазивный интерфейс мозг-компьютер сразу после установки

Датчики устанавливают под череп (иногда — на), а провода — в те области мозга, которые поражены болезнью или функционируют частично. Без  хирургического вмешательства не обойтись. Поэтому нейроинтерфейс назвали инвазивным (в переводе — вторжение, внедрение).

#1 Neural Signals Inc.

Первый в истории интерфейс мозг-компьютер создал американский невролог Филиппом Кеннеди и его коллеги по компании Neural Signals Inc. из Атланты (1987). Для этого они использовали электроды, которые имплантировали обезьянам. В 1998-ом команда Кеннеди установила устройство первому парализованному пациенту.

Нейроинтерфейс, запатентованный Кеннеди, состоит из стеклянных колбочек с микроэлектродами, которые покрыты нейротрофическими белками. Поэтому организм не отторгает их. Наконечник имплантируют на 2 мм под поверхность коры мозга, а внешний конец прикрепляют к усилителю и радиопередатчику на черепе под кожей головы.

Линейку коммуникаторов, разработанную Neural Signals, продает ее дочерняя компания Emerge Medical LLC из Денвера. Последнюю основали Кеннеди и чиновник Пол Фрит.

#2 BrainGate

Неврологи из американского университета Брауна вместе с инженерами компании Cyberkinetics в начале 2000-х спроектировали инвазивный нейроинтерфейс BrainGate. Он состоит из сотни датчиков, которые имплантируют в мозг и декодера. Устройство творит чудеса: люди с параличем рук и ног силой мысли двигают курсор мыши, инвалидную коляску, управляют протезом.

Проект BrainGate до сих пор остается самым масштабным в отрасли. В 2018-ом команда Карлоса Варгаса-Ирвина получила 1,5 млн, чтобы по сути сделать обездвиженных людей киборгами.

Узнать подробнее

#3 Группа Шуммера (США)

В 2018-ом американские ученые во главе с Майклом Шуммером создали нейросеть-декодер для интерфейса мозг-компьютер. Нейрофизиологи, психологи и реабилитологи из Мемориального института Баттеля, университетов Огайо и Вирджинии обучили искусственный интеллект расшифровывать мозговые команды для роботизированной руки. Последнюю подключили к головному мозгу через матрицу микроэлектродов-имплантов.

Узнать подробнее

#4 NeuroPace

NeuroPace
Нейростимулятор NeuroPace

В 2018-ом американская компания NeuroPace из Маунтин-Вью создала инвазивный нейростимулятор для лечения эпилепсии. В основе системы RNS — устройство с датчиками, которое контролирует состояние больного и воздействует на очаг недуга. Небольшой девайс имплантируют под череп, а специальные электроды – в пораженную область мозга.

Узнать подробнее

#5 Команда Месгарани (США)

Американские ученые из Колумбийского университета во главе с Нимой Месгарани научили нейросеть превращать сигналы мозга в слова и предложения. Они использовали инвазивный интерфейс мозг-компьютер и синтезатор речи, который “озвучивает” роботов и голосовых помощников.

Алгоритм расшифровывает мозговые волны из слуховой коры (где имплантированы электроды) и генерирует фразы, понятные для любого. Технология поможет “вернуть дар речи” людям, онемевшим  после инсульта и нейротравм.

Узнать подробнее

Неинвазивный интерфейс мозг-компьютер

неинвазивный интерфейс мозг-компьютер
Неинвазивный интерфейс мозг-компьютер: операция не нужна

Установка неинвазивных устройств не требует хирургического вмешательства и имплантации электродов. Все датчики размещают на коже. Это расширяет сферу применения нейроинтерфейса.

#1 Guger Technologies

Intendix
Intendix — первый коммерческий нейроинтерфейс

В 2009 году австрийская компания Guger Technologies разработала первый коммерческий неинвазивный интерфейс мозг-компьютер Intendix. Цена была заоблачной — 12,25 тысячи долларов. Устройство содержало датчики электроэнцефаллограммы (ЭЭГ), которые фиксировали мозговые волны. Расшифровка сигналов позволяла вводить текст силой мысли, работать в Интернете, пользоваться бытовой техникой.

#2 Project Pontis (Samsung и EPFL)

В 2018-ом южнокорейский tech-гигант Samsung вместе с Центром нейропротезирования Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) из Швейцарии разработал софт Project Pontis для “умных” телевизоров. Им можно управлять силой мысли с помощью ЭЭГ-гарнитуры и глазного трекера. Разработка поможет «пользователям с ограниченными физическими возможностями переключать каналы и регулировать громкость с помощью своего мозга».

Узнать подробнее

#3 SPARK Neuro

В 2018-ом американский стартап SPARK Neuro из Нью-Йорка представил софт, который оценивает реакцию людей на рекламу, фильмы и видеоклипы. Алгоритм анализирует сигналы мозга, которые фиксирует интерфейс мозг-компьютер.

Разработчики используют ЭЭГ-нейрогарнитуру, глазной трекер и кожные датчики. Приборы отслеживают мозговые волны, движения глаз, мимику и другие реакции зрителей, когда они смотрят рекламу или фильмы. Клиентами стартапа стали такие рекламодатели, как Anheuser-Busch, General Motors, Hulu, JetBlue, Paramount и Walmart.

Узнать подробнее

#4 “Нейроботикс”

Компания из Зеленограда “Нейроботикс” первой вышла на российский рынок с интерфейсом “мозг-компьютер”. Запуск в серию и старт продаж ЭЭГ-нейрогарнитуры “Нейроплей-8С” анонсировали в июне 2018-го. По мнению создателей, она станет незаменимой для школьников, нейрохакеров, геймеров, ученых, врачей и инвалидов. Цена “Нейроплей-8С” – свыше 1200 долларов.

Узнать подробнее

 

#5 “Викиум”

Стартап “Викиум” из Москвы изобрел нейротренажер на основе интерфейса мозг-компьютер. В октябре 2018-го его онлайн-сервис развития памяти, внимания и мышления первым на российском рынке использовал устройство для тренировки мозга. ЭЭГ-нейрогарнитура имеет  датчики, которые улавливают мозговые α-, β- и γ-ритмы. Специальный софт помогает “ментальным спортсменам” фиксировать продуктивные состояния, улучшать память и концентрацию.

Узнать подробнее

#6 “Ростех”

Российская государственная корпорация “Ростех” соорудила ЭЭГ-шлем, который подключает к мозгу любую электронную технику (компьютер, инвалидную коляску, бытовые приборы и экзоскелет). Интерфейс мозг-компьютер запустят в производство в 2019 году. Разработчики гарантируют невероятную точность.

Узнать подробнее

#7 InteraXon

К концу 2019-го канадская компания InteraXon из Торонто выведет на рынок первую мягкую нейрогарнитуру для медитаторов (цена — 249 долларов). В повязку наподобие банданы встроили ЭЭГ-датчики. Посетители престижной выставки CES 2019 в американском Лас-Вегасе убедились: с Softband Muse медитация перед сном будет приятной и легкой.

Узнать подробнее

#8 “НейроЧат”

Российская компания “НейроЧат” разработала интерфейс мозг-компьютер, который поможет людям с нарушениями речи и движений общаться в соцсетях. В комплект входят нейрогарнитура “ГарАнт-ЭЭГ” и софт “ЭргоСтим”.

Узнать подробнее

#9 MyBrain Technologies

В октябре 2018-го стартап MyBrain Technologies из Парижа совместно с французским Институтом головного и спинного мозга создал интерфейс мозг-компьютер MeloMind для борьбы со стрессом на работе. Устройство интегрировали в аудиогарнитуру. MeloMind воспроизводит расслабляющие звуки и в то же время измеряет электрическую активность мозга (контролирует настроение).

Узнать подробнее

#10 Neurable

В 2015-ом американский стартап Neurable из Бостона встроила в гарнитуру виртуальной реальности HTC Vive электроды ЭЭГ. Позже команда разработала софт, который превращает сигналы мозга в команды для AR и VR-устройств. В 2017-ом стартаперы представили первую в мире виртуальную игру “Пробуждение” на основе нейроинтерфейса. Neurable сотрудничает с компанией Trimble из Саннивейла, чтобы  внедрить нейротехнологии в инновационные решения в транспортной, инженерной, архитектурной и строительной отраслях.

Узнать подробнее

#11 BrainNet

Участники проекта  BrainNet из Университета Вашингтона и Университета Карнеги-Меллона давно пытаются создать человеческий аналог локальной компьютерной сети. Ранее им удалось через интерфейс мозг-компьютер подключить 2 мозга. Добровольцы смогли силой мысли двигать объекты в видеоигре. В 2018-ом ученые распространили идею на третьего.

Узнать подробнее

#12 Humm

В ноябре 2018-го калифорнийский стартап Humm (США) открыл подписку на нейрогарнитуру Edge для электростимуляции мозга. Его ободок улучшает умственные способности, расширяет память и сознание. Edge смогут использовать все, кто нуждается в “подзарядке” ума – бизнесмены, писатели, ученые, художники, дизайнеры, мастера креатива, ментальные спортсмены и даже геймеры.

Узнать подробнее

#13 NextMind

В 2019-ом французский стартап NextMind из Парижа планирует вывести на массовый рынок неинвазивный ЭЭГ-интерфейс мозг-компьютер для геймеров и виртуальщиков. Нейрогаджет  поможет пользователям силой мысли играть в видеоигры и управлять мобильными устройствами, включая гарнитуры виртуальной и дополненной реальности.

Узнать подробнее

#14 Группа Тычкова

Ученые из Пензенского государственного университета (Россия) во главе с Александром Тычковым  спроектировали диагностическую систему на основе нейроинтерфейса. В нее включили ЭЭГ-гарнитуру с 5 электродами (на лбу), датчики электрокардиограммы (на запястьях) и 2 микрофона. Система  выявляет неврозы и другие расстройства психики.

Узнать подробнее

#15 CTRL-labs

В 2017-2018-ом американский стартап CTRL-labs из Нью-Йорка представил неинвазивный нейроинтерфейс, который позволит программистам взаимодействовать с компьютером без клавиатуры, “мыши” и джойстика. Необычный браслет трансформирует мышечные сигналы в цифровые. “Чудо техники” использует метод электромиографии (ЭМГ), то есть считывает с кожи импульсы, которые идут от мозга через двигательные нейроны к мышцам рук.

Узнать подробнее

#16 “Телебиомет”

В октябре 2018-го российская компания “Телебиомет” представила оптический интерфейс мозг-компьютер. “Опторитмограф” использует технологию ближней инфракрасной спектроскопии (БИКС). Он регистрирует изменения тонуса мозговых сосудов. “Опторитмограф” имеет оптические сенсоры, каждый из которых состоит из инфракрасного светодиода и фотодиода. Первый излучает свет в ИК-спектре, второй – улавливает его отражение. Вместо ЭЭГ программа составляет опторитмограмму.

Узнать подробнее

«Нейроинвестирование»

Рынок нейроинтерфейсов дает инвесторам возможность заработать.

#1 Стартапы-разработчики

Их становится все больше. Большинство компаний коммерциализировала свои продукты.

#2 Нейрогаджеты

Инвестиции в производство могут дать доход в перспективе. Тем более, что стартаперы ищут выход на рынки Европы и Азии.

Nissan-Brain-to-Vehicle
Nissan испытывает авто на управлении мозгом

#3 Софт

Спрос на ПО в сфере нейротехнологий огромный. К примеру, индийские ученые из Бангалора подчинили себе дронов с помощью нейроинтерфейса. Команда Суббарама Омкара создала программу, которая переводит “язык мозга” в команды для  беспилотников.

Узнать подробнее

Резюме. Интерфейс мозг-компьютер получил широкое распространение. Нейрогаджеты можно купить и использовать во многих сферах. 

  • медицина. Лечение неврологических недугов.
  • игры. Перемещение персонажей в игровой реальности.
  • музыка. Сочинение необычных мелодий.
  • литература. Поиск новых тем в подсознании.
  • ментальный спорт. Развитие памяти и интуиции.
  • релакс. Борьба со стрессом на работе и дома.
  • реклама. Оценка влияния на людей.
  • промышленность. Удаленное руководство механизмами.
  • управление автомобилями, роботами и дронами. Альтернатива пультам и контроллерам.
  • быт. Интеграция в систему «умный» дом.

По прогнозам аналитической фирмы Allied Market Research (США), рынок нейроинтерфейсов будет расти ежегодно на 17% и в 2023-ом достигнет 1,84 млрд долларов. Среди стимулов — расширение государственных программ поддержки медицины, рост числа обездвиженных людей, спрос на нейрогаджеты среди геймеров.

Динамичное развитие нейротехнологий неизбежно вызовет бум инвестиций. Пока очень многие выжидают: нынешние устройства еще несовершенны и допускают много ошибок. Значит, у инвесторов еще есть время все взвесить и найти свою точку “входа”.

Подготовил Станислав Клопот

Пассивный доход с инвестиций в облигации

Облигации — самый быстрый и безопасный путь к доходным инвестициям!

Пассивный доход с инвестиций в облигации

УЗНАТЬ ПОДРОБНЕЕ