CP v2

Tag: Smegenų ir kompiuterio sąsajos

  • Smegenų ir kompiuterio sąsaja be implantų: „Cerebionics“ siekia ketinimą paversti komandų kalba

    Smegenų ir kompiuterio sąsaja be implantų: „Cerebionics“ siekia ketinimą paversti komandų kalba

    Norvegės Agnessos Pedersen įkurta startuolė „Cerebionics“ kuria neinvazinę smegenų ir kompiuterio sąsają, kuri žmogaus ketinimą paverstų aiškiomis komandomis mašinoms. Bendrovė remiasi EEG technologija, kai smegenų elektriniai signalai fiksuojami elektrodais ant galvos odos, todėl nereikia chirurginių implantų.

    Pasak kūrėjų, tikslas nėra atkurti itin tikslius judesius, o patikimai atpažinti aukštesnio lygio ketinimus, pavyzdžiui, patvirtinti veiksmą, pakeisti kryptį ar sustabdyti sistemą. Tokia logika artima komandų rinkiniui, kuris galėtų papildyti jau naudojamus valdymo būdus, kai rankos, balsas ar žvilgsnis užimti.

    Nuo robotų iki smegenų signalų

    Įkūrėjos kelias į neurotechnologijas prasidėjo nuo robotikos: dar paauglystėje ji mokėsi programuoti ir konstravo robotines rankas, kurios padėtų greičiau atlikti kūrybinius darbus. Vėliau dėmesys krypo į žmogaus ir mašinos sąsajas bei klausimą, ar įmanoma sumažinti fizinio valdymo barjerą.

    Studijuodama kibernetiką ir robotiką ji susidomėjo smegenų ir kompiuterio sąsajomis, o 2024 metais pradėjo vystyti idėją praktiškai. Komanda buvo suburta persikėlus dirbti į Londoną, o vystymas nukreiptas į realias situacijas, kuriose svarbi ne laboratorinė, o kasdienė patikima veikla.

    Kuo skiriasi nuo implantų

    Viešojoje erdvėje smegenų sąsajos dažnai siejamos su implantais, tačiau „Cerebionics“ renkasi kitą kryptį. Neinvazinė EEG paprastai turi mažesnę signalų raišką nei į smegenų audinį implantuojami elektrodai, nes signalus silpnina kaukolė ir audiniai.

    Dėl to sprendimas orientuotas į modelių atpažįstamus smegenų aktyvumo šablonus ir jų pavertimą paprastesnėmis komandomis. Praktinis pranašumas toks, kad sistema teoriškai gali būti lengvesnė, saugesnė ir pritaikoma platesniam naudotojų ratui, ypač jei pavyksta sumažinti kalibravimo laiką.

    Didžiausia kliūtis yra programinė dalis

    Įmonė pabrėžia, kad pati aparatinė dalis jau leidžia gauti pakankamai signalų darbui, tačiau sudėtingiausia yra dekodavimas. Reikia atskirti foninį smegenų aktyvumą nuo sąmoningo ketinimo, o tam būtini patikimi klasifikavimo modeliai ir saugos sluoksniai.

    „Jei pasitikėjimas labai žemas, sistema neturėtų daryti nieko“, – sakė Agnessa Pedersen.

    Praktikoje reakcijos laikas priklauso ne vien nuo signalo nuskaitymo, bet ir nuo visos grandinės: klasifikavimo, komandos perdavimo ir galutinės sistemos vykdymo. Tai ypač aktualu aplinkose, kur ryšys gali būti trikdomas, todėl vien pažangus dekoderis neužtikrina stabilaus veikimo be patikimų komunikacijos sprendimų.

    Bandoma ne tik laboratorijoje

    „Cerebionics“ teigia dalį sprendimų testavusi su naudotojais Ukrainoje, siekdama suprasti, kaip technologija veikia dinamiškose ir sudėtingose situacijose. Tokie bandymai leidžia greičiau pamatyti, kas neveikia realybėje: nuo patogumo dėvint iki trikdžių, kurie laboratorijoje nepasireiškia.

    Vienas minimas scenarijus susijęs su dronų operatoriais, kuriems dėl traumų tampa sunku valdyti įprastus pultus. Tokiais atvejais smegenų sąsaja galėtų tapti papildomu valdymo kanalu, o ne pilnu įprastų valdiklių pakaitalu.

    Kur tai gali prigyti toliau

    Neinvazinės neurotechnologijos sparčiai plečiasi ir už klasikinių smegenų sąsajų ribų: rinkoje daugėja dėvimų sprendimų, kurie siekia būti lengvesni, greičiau paruošiami ir tinkami kasdieniam naudojimui. Greta EEG vis dažniau minimos ir kitos kryptys, pavyzdžiui, fNIRS, kuri matuoja kraujo prisotinimo deguonimi pokyčius ir taip netiesiogiai vertina smegenų aktyvumą.

    Masinei rinkai svarbiausia tampa kaina, patogumas ir kuo mažesnis įvedimo barjeras. „Cerebionics“ vizijoje tai galėtų būti atskiras dėvimas įrenginys arba technologija, integruota į kitus kasdienius produktus, pavyzdžiui, akinius ar apsauginius akinius.

    Neurinių duomenų klausimas

    Smegenų signalų rinkimas neišvengiamai kelia privatumo klausimų, nes net anonimizuoti biologiniai duomenys gali būti jautrūs. Europoje tokiai informacijai gali būti taikomi bendrieji asmens duomenų apsaugos reikalavimai, o praktikoje daug dėmesio skiriama duomenų minimizavimui ir saugiam saugojimui.

    „Cerebionics“ nurodo, kad renkami signalai anonimizuojami, pašalinant identifikuojančius metaduomenis, ir saugomi lokaliai, o ne debesijoje. Augant komerciniam susidomėjimui, tokie principai taps vienu iš pasitikėjimo veiksnių, lemiančių, ar neurotechnologijos išeis už nišinių taikymų ribų.

  • Printed artificial neurons link up with living brain cells, hinting at smarter brain interfaces

    Printed artificial neurons link up with living brain cells, hinting at smarter brain interfaces

    Engineers at Northwestern University have developed printed artificial neurons that can communicate with living brain cells, a step toward closer integration between electronics and neural tissue. In tests on mouse brain slices, the devices generated electrical spikes that activated biological neurons.

    The work, reported in Nature Nanotechnology, focuses on matching the timing and shape of real neural signals rather than producing simplified pulses. That compatibility matters because neurons respond not just to strength, but to precise patterns that govern how circuits switch on and coordinate.

    How the printed neurons work

    The team fabricated the devices using aerosol jet printing, depositing electronic inks onto flexible polymer substrates. The inks use nanoscale flakes of molybdenum disulfide as a semiconductor and graphene as a conductor, materials commonly studied for next-generation electronics.

    A key twist is how the polymer is handled after printing. Instead of removing it entirely, researchers partially decomposed it so that electrical current could further reshape the material, creating a narrow conductive filament that produces a neuron-like firing response.

    Why brain timing is hard to mimic

    Many earlier artificial neurons struggled to hit biologically relevant speeds, producing spikes that were either too slow or too fast to reliably engage real tissue. Northwestern’s results suggest the printed devices operate within a temporal window that better aligns with the dynamics of living neurons.

    To test real-world interaction, the researchers delivered the artificial spike patterns to slices of mouse cerebellum in collaboration with neurobiologists. The recorded responses indicated that natural neurons fired in step with the artificial inputs, triggering downstream circuit activity.

    Implications for AI and neuroprosthetics

    The advance could support future brain-machine interfaces and neuroprosthetics that require stable, low-power communication with the nervous system. Flexible, printable electronics are also attractive for implants because they can better match soft tissue compared with rigid silicon components.

    Researchers also point to energy-efficient computing as a longer-term goal, as brain-inspired hardware could reduce power demands compared with conventional digital systems. By generating richer, more neuron-like signals per device, the approach may reduce the number of components needed for complex neuromorphic tasks.

    While the experiments were performed on brain slices rather than in living animals or people, the study offers a clearer demonstration of functional compatibility between artificial neurons and biological circuits. The next hurdles include long-term stability, safe packaging for biological environments, and scaling the technology into larger, controllable networks.