Художник вживил себе в голову чип (видео)

Электронный глаз трансформирует цвета в звуки, позволяя воспринимать изображения, даже не глядя на них. Художник, страдающий ахроматопсией, уговорил хирургов вживить себе в череп чип, который позволяет с помощью вибраций «слышать» окружающий мир.

Художник Нил Харбиссон

©TED Conferences

Нил Харбиссон, страдающий цветовой слепотой, утверждает, что научился «слышать» цвета с помощью камеры. Эта камера посылает сигналы в чип, который вживили ему в череп, а тот, в свою очередь, преобразует картинки в звуковые вибрации.

Ахроматопсия − генетический дефект, приводящий к отсутствию цветного зрения у человека. Если обычные люди являются трихроматами, т. е. у них три колбочковых механизма, то дихроматы лишены одного из механизмов и воспринимают мир в черно-белом диапазоне.

31-летний художник, который видит мир исключительно в черно-белом диапазоне, уже около десяти лет носит на голове «электронный глаз», который улавливает световые частоты и трансформирует их в звуки.

Теперь же ему удалось убедить хирургов вживить чип себе в череп, чтобы через вибрации костей получать более точную цветовую информацию.

Антенна, которую Харбиссон носит на голове, имеет на одном конце камеру, а на другом − аудиовход на чипе, который теперь имплантирован прямо в его череп.

Разъем WiFi на том же чипе позволяет ему «слышать» картинки, посылаемые с мобильного телефона, даже не глядя на них. Это значит, что он − первый человек, способный воспринимать изображение, даже не глядя на него.

Художник утверждает, что каждый оттенок соответствует своему уникальному звуку. Таким образом, различные картины, пейзажи и даже лица обладают своими уникальными нотами.

ПОД КОНТРОЛЕМ ЧУЖОГО МОЗГА

Ученые провели эксперимент, в ходе которого одна обезьяна управляла телом другой.

Группа ученых, представившая результаты своей работы в журнале Nature Communications, показала, что мозг одной обезьяны может управлять движениями «аватара» - другой обезьяны, находящейся под действием седативных препаратов.

На первой стадии эксперимента в мозг обезьяны был вживлен электрод, позволяющий контролировать электрическую активность нейронов. А другой обезьяне, «аватару», в спинной мозг имплантировали 36 стимулирующих электродов. В результате ряда экспериментов ученые выяснили, как стимуляция с помощью различных наборов электрических импульсов влияет на движения «аватара» и смогли перевести электрическую активность мозга одной обезьяны в набор команд, управляющих движениями другой.

Обезьяна с помощью своего «аватара», в руке которого находился джойстик, в 98% случаев смогла точно направить движение курсора по экрану.

Цель данного исследования – помочь людям, парализованным в результате повреждения спинного мозга. Когда нечто препятствует передаче нервных импульсов от головного мозга к мышцам, можно создать «обходной путь», превратив человека в собственного «аватара». Похожая технологи может быть использована для управления протезами.

http://www.nature.com/ncomms/2014/140218/ncomms4237/full/ncomms4237.html

Компьютер будущего: «нейроны» из нанопроводов

Ученые разработали невероятно маленький энергонезависимый процессор, который открывает путь к сверхпроизводительной компактной электронике.

Междисциплинарная группа ученых и инженеров из MITRE Corporation и Гарвардского университета сделала ключевой шаг к созданию сверхкомпактных электронных вычислительных систем, которые разрешат проблему закона Мура. Как известно, этот закон гласит, что вычислительная мощность компьютеров удваивается каждые 2-3 года. По мнению экспертов, из-за ограниченных возможностей обычных литографических методов изготовления транзисторов, через 5 лет закон Мура перестанет работать. Проще говоря, совсем скоро современные компьютеры достигнут потолка производительности.

Чтобы решить эту проблему, ученые разработали и собрали крохотное наноэлектронное управляющее устройство, с самой плотной компоновкой из когда-либо созданных процессоров. Новое устройство, названное nanoFSM, имеет очень низкое энергопотребление и по размеру меньше, чем человеческая нервная клетка.

Устройство nanoFSM состоит из сотен нанопроводов-транзисторов, каждый из которых является переключателем толщиной в 10 тыс. раз меньше толщины человеческого волоса. Транзисторы из нанопроводов используют очень мало энергии, к тому же они являются энергонезависимыми, то есть сохраняют положение «вкл» или «выкл» при отключении питания.

Крохотный процессор nanoFSM состоит из нанопроводов-транзисторов, каждый из которых в 10 000 тоньше волоса. Подобная технология позволит резко уменьшить габариты электроники, ее энергопотребление и одновременно повысить производительность

В процессоре nanoFSM нанопровода-транзисторы собраны в цепи на нескольких «плитках», которые могут выполнять вычисления. Подобные устройства могут использоваться в крохотных вычислительных устройствах, например медицинских сенсорах, роботах-насекомых, сенсорах и т.п.

В 2011 году команда ученых и инженеров из MITRE Corporation и Гарвардского университета продемонстрировала одну «плитку» nanoFSM, способную выполнять простые логические операции. Теперь, удалось объединить несколько плиток в одно устройство, то есть, фактически, создать программируемый нанокомпьютер.

Сборка такого нанокомпьютера стала возможна благодаря значительному прогрессу в технологиях высокоточной сборки плотных массивов из элементов наноразмерной величины. Кроме того, ученые научились изготавливать несколько копий nanoFSM за один раз, используя технологию так называемой сборки «снизу-вверх», то есть группируя отдельные атомы или молекулы в готовое изделие.

Современные технологии производства процессоров используют другую технологию, сборку «сверху-вниз», то есть изготовление миниатюрных цепей из крупной заготовки. В отличие от нее, технология сборки «снизу-вверх» имеет массу преимуществ, не удивительно, что ее использует и живая природа - для построения живых клеток.

Разработчики полагают, что технология nanoFSM поступит в массовое производство через 5-10 лет, как раз ко времени, когда текущая электроника достигнет предела своего совершенства. Переход на наноэлектронику позволит существенно снизить энергопотребление и повысить вычислительную мощь современных электронных устройств. Также будет открыта дорога для многих перспективных направлений, например микророботов, имплантируемых сенсоров, нейроинтерфейсов и др.

http://phys.org/news/2014-01-law-nanocomputing-nanowire-tiles.html
Proceedings of the National Academy of Sciences

Восстановление функциональности руки, потерявшей связь с мозгом

Преимущества управления протезами рук или экзоскелетными руками продолжают удивлять. Хотя человек, получивший серьезное повреждение шеи, не нуждается в таких устройствах, так как даже самая огромная рука, которую только можно себе представить, будет просто-напросто «торчать» из плеча, неспособная двигаться. Попытки управлять искусственной рукой могут казаться бесполезными для этих людей в случае, когда не может быть создан мостик, соединяющий всего лишь пару сантиметров рубцовой ткани в позвоночнике. Однако ученые из Западного резервного университета Кейза (шт. Огайо, США) сделали в этой области шаг вперед. Они совершенствуют корковый чип Braingate (разработанный Брауновским университетом (США)), который они объединяют со своей собственной платформой электростимуляции.

Уже давно известно, что электростимуляция может напрямую управлять мышцами. Проблема заключается в том, что это, четно говоря, неточная процедура, она может быть болезненной и даже может нанести повреждения.

Точное определение расположения при стимуляции нервов – намного лучший подход. Одна группа ученых из Западного резервного университета Кейза недавно показала замечательное устройство, которое называется манжетный электрод, который можно поместить на небольшой участок нерва.

Ученые использовали манжет, чтобы обеспечить интерфейс для передачи данных, собранных сенсорами на руках, в мозг, используя чувствительные нервы в руке. Вместе с электростимуляцией можно использовать манжетный электрод для стимуляции нервов, которые идут в другом направлении, т.е. к мышцам.

Сложность данной схемы заключается в том, что даже если двигательные нервы могут быть физически разъединены от чувствительных нервов и направлены к определенным мускулам, точную последовательность стимуляции, которая необходима для полноценного движения, очень трудно определить.

Чтобы решить эту задачу, другая группа из Западного резервного университета Кейза разработала детализированную симуляцию того, как различные мышцы работают вместе, чтобы управлять движениями руки и кисти.

Их модель состоит из 138 частей мышц, распределенных по 29 мышцам, которые, в свою очередь, функционируют в 11 суставах. Идея заключается в том, чтобы пациент наблюдал за изображением виртуальной руки, в то время как он посылает нейронные команды, которые собирает чип BrainGate, чтобы рука двигалась. В ходе настоящих клинических испытаний, чип BrainGate2 содержит массив из 96 электродов толщиной в волос, которые используются для стимуляции маленькой области двигательной зоны коры головного мозга.

Трюк заключается не в том, чтобы найти любую последовательность, которая заставляет руку двигаться из точки А в точку В, а найти последовательность, которая будет идентичной той, которую использует настоящая рука при движении.

Это важно, так как каждая мышца обладает не только ограниченным диапазоном сокращений, но и ограниченным диапазоном, где она может применить значительную силу и сгенерировать обратный сигнал об этих силах. Когда мышцы сокращаются они, очевидно, изменяют форму, однако менее очевидно то, что их форма в любой момент влияет на то, как другие мышцы используют суставы, которые они заставляют двигаться. Не менее важным является влияние противоположных мышц, которые контролируют встречные движения.

Небольшое количество движений, которые мы делаем, даже без применения силы, состоят из чистых сокращений активных мышц и чистого сдерживания противоположных мышц. Даже при простых движениях, например при жиме лежа, и бицепсы и трицепсы генерируют силу, попеременно в различных точках при подъеме, несмотря на то, что вес поднимается равномерно.

Если искусственные способы управления будет использоваться для живых людей, особенно для тех, которые были какое-то время без движения, необходимо быть очень осторожными при поднятии чего-либо тяжелого. Многие спортивные травмы, или травмы, полученные пожилыми людьми, являются результатами не того, что движения были сделаны резко, или что они поднимали что-то тяжелое, а потому что их нервная система недостаточно натренирована, для того чтобы она была в состоянии защищать мышцы.

Пока что ни одна модель не является идеальной для выполнения ежедневных задач.

Окончательный план представляет собой то, что пациент и управляющий алгоритм будут учиться вместе в тандеме, и обучающий экран не будет нужен совсем. С этой точки зрения, интерфейс, разработанный Западным резервным университетом Кейза наиболее подходящий.

http://www.extremetech.com/extreme/174697-restoring-the-function-of-arms-that-have-been-disconnected-from-the-brain

Время киборгов.

Последнюю научную эпоху можно назвать «Время киборгов», по мнению ученых из Технологического института Карлсруэ (KIT).

Может показаться, что киборги, или кибернетические организмы, - это всего лишь герои научно-фантастических фильмов, но ученые говорят, что день создания киборгов уже близок. То есть, не стоит ожидать гуляющих вокруг Терминаторов, вместо этого ученые сосредоточились на медицинских имплантатах.

Ученые проводили исследования медицинских имплантатов, основываясь на интеллектуальные материалы, способные автоматически реагировать на изменяющиеся условия. Команда KIT говорит, что объединение технических устройств с организмами обладает большим потенциалом, чтобы значительно улучшить качество жизни многих людей.

В настоящее время ученые работают над нейрокомпьютерным интерфейсом (НКИ) для прямого физического контакта с мозгом. Это может помочь контролировать протезы и сложные движения ими, такими как захват. НКИ также станет важным инструментом для неврологов, обеспечивая хороший вид на мозговые функции.

НКИ можно будет использовать для подачи сигналов в мозг, но это довольно спорный вопрос с этической стороны.

В прошлом году ученые создали устройство, по сути взломавшее мозг таракана, позволяющее управлять движениями насекомого с помощью мобильного. Мозги насекомых куда менее сложные, чем человеческие, что делает их более удобными для изучения и использования в данной области. Мало того, что насекомые предоставляют отличную исходную точку для изучения киборгов, созданные методы могут быть использованы, чтобы контролировать насекомых для мониторинга и спасательных операций.

donmigel_62