Darpa развивают нейротехнологии

Пентагон выделяет на нейротехнологии 65 млн долларов — разрабатываемые проекты и будущее нейроимплантов

Маршал Маклюэн писал: «человечество оказывается зачарованным при виде любого расширения самих себя». Технологии расширяют человека, позволяют видеть, прежде невидимое, слышать, прежде не слышимое. Приход электричества, создание компьютера, внедрение сети Интернет – всё это поворотные точки. Последующие революции готовятся в сфере нейротехнологий.

Расширяя возможности тела

Еще десять-двадцать лет назад о взаимодействии между человеком и вычислительной машиной на нейроуровне чаще других рассуждали писатели-фантасты. Сейчас технология уже находится в стадии разработки. Мысли о ней зачаровывают разум, поскольку что синтез живого организма и компьютера расширяет возможности человеческого тела до немыслимых ранее пределов.

В особенности в этом заинтересована военная промышленность. Так министерство обороны США (DARPA) выделила для их развития 65 миллионов долларов..

Имплант для сообщения между человеком и компьютером

Первые шаги

Мастер громких заявлений Илон Маск также проявил интерес к нейротехнологиям.

Электромобили, ракеты-носители, Hyperloop One, проект по колонизации Марса, а теперь еще и нейрокомпьютерный интерфейс Neuralink – сеть из электродов, которая будет пристроена к слою коры головного мозга и лимбической системе и обеспечит сообщение между человеком и компьютером. Проект выглядит куда более реализуемым, чем планы по освоению красной планеты, и найдет применение в военных разработках.

И всё-таки проекты DARPA вызывают большей интерес ввиду вложенных средств.

Итак, министерство обороны США выделило деньги на развитие программы NESD (Neural Engineering System Design), которые были распределены между шестью исполнителями:

  • Paradromics – стартап, выигравший правительственный грант, займется разработкой шины Neural Input-Output Bus (NIOB). Это решетка микропроводов с диаметром 20 мкм, которая будет стимулировать нейроны и снимать с них информацию;
  • Fondation Voir et Entendre (Фонд зрения и слуха) взял на себя разработку интерфейса, для коммуникации между нейронами зрительной коры и жк-дисплеем с видеокамерой. Это позволит решить проблему плохого зрения;
  • Лаборатория Джона Б. Пирса также сосредоточила свои исследования на вопросах зрения. Они занимаются созданием интерфейса, в котором используются модифицированные нейроны, обладающие свойством биолюминесценции и повышенной чувствительностью к оптогенетической стимуляции;
  • Ученые из Калифорнскийского университета в Беркли разрабатываются голографический микроскоп, который сможет записывать и модулировать активность миллиона нейронов. Его создание позволит лучше изучить головной мозг человека. Они также занимаются созданием модели кодирования, которая позволила бы предсказывать реакции нейронов на визуальные и тактильные раздражители. Всё это планируется использовать для лечения ослепших и управления протезами;
  • В университете Брауна исследуют методы декодирования нейронной обработки речи. Сенсорные интерфейс, который имплантируется на поверхности или внутри коры мозга;
  • И последний исполнитель – Колумбийский университет, который создает биоэлектрический интерфейс, передающий сигнал в зрительную кору головного мозга.

Иллюстрация разработки компании Paradromics

Взгляд в будущее

Главной задачей Darpa назвало создание нейроимпланта, способного обеспечить связь между человеком и компьютером. Слияние людей и машин – это амбициозная задача, которая даст военной промышленности новые векторы развития.

На первых порах ученые и инженеры проекта займутся созданием новейшего оборудования, которое осуществит передачу данных от компьютера к человеку и обратно.

То есть, задача их такова: научиться преобразовывать электрохимические реакции мозга в двоичный код, лежащий в основе работы компьютеров, и наоборот – информацию, закодированную в нулях и единицах, переводить на язык, которым оперирует головной мозг. Начальные испытания проведут на животных и живых клетках, выращенных в лабораториях.

В дальнейшем программа перейдет к исследованию возможностей внедрения оборудования в человека и юридическим проблемам, решение которых позволит проводит эксперименты на людях.

Такие интерфейсы позволят человеку видеть в инфракрасном спектре, видеть излучение тепла от живых и неживых тел. Таким образом, появляется возможность встроить человеку тепловизор, что с пользой применят спецслужбы.

Прямая трансляция компьютерных данных в мозг позволит проводить виртуальное обучение военных. Это будет походить на игру, которая адаптируется под мысли и чувства человека и постоянно меняется.

Кроме того, нейроинтерфейсы выведут на новый уровень создание искусственных протезов, что с успехом смогут применять в военной медицине и в увеличении физических возможностей солдат.

Источник: https://MilitaryArms.ru/novosti/darpa-razvivajut-nejrotehnologii/

Современные нейротехнологии и их влияние на развитие человеческого капитала

КЛЮЧЕВЫЕ ВЫВОДЫ

Нейротехнологии имеют широкий спектр применения

«Когда мы говорим о нейроинтерфейсах и возможностях нейронаук в реальном использовании человеком, можно выделить несколько областей, в которых сейчас это имеет реальную практику. Это вещи, связанные с медициной, в основном — с реабилитационными процессами, и вещи, связанные большей частью с наукой», — Кирилл Каем, старший вице-президент по инновациям Фонда «Сколково».

«В рамках направления нейромаркетинга считываются и интерпретируются показания мозга, считывается, куда смотрит человек и т.д.

Используя все эти показатели, становится ясным, какие эмоциональные характеристики испытывает человек во время просмотра рекламы, например.

Таким образом, мы можем давать советы и рассказывать, как улучшить рекламу для того, чтобы повысить конверсию этой рекламы», — Юрий Кардонов, один из лидеров Сообщества НейроНет; член Молодежного общества нейротехнологов.

Государство, фонды и частные инвесторы поддерживают проекты по развитию нейротехнологий

«Стартапы, которые работают в нашей сфере в РФ, получают поддержку и со стороны научных учреждений — например МГУ, получают финансовую поддержку со стороны Фонда «Сколково», со стороны Фонда Бортника, т.е. государство создало целую сеть организаций, которые способны провести проект через экспертизу, оценить его коммерческий потенциал», — Кирилл Каем.

«На текущий момент общая выручка стартапов от продажи их продукции, научных консультаций, реализации их интеллектуальной собственности превысила 27 млрд руб., эта цифра постоянно растет.

Каждый год генерируется несколько сотен патентов, причем международных патентов, через «Сколково» сейчас проходит около 16-17% всех заявок на международную интеллектуальную собственность, которые генерируют наши стартапы», — Кирилл Каем.

«Нейротехнологии — не что-то фантастическое, а близкое к нам уже сегодня. Всех призываю в эту область погружаться, развивать свои собственные навыки, знания, умения и создавать новые стартап-проекты с амбициями не меньшими, чем у Илона Маска», — Денис Гусев, директор центра нейроинформационных технологий «Иннопрактика».

ПРОБЛЕМЫ

Недостаточность знаний для развития современных технологий

«Мы пока плохо понимаем когнитивные механизмы, взаимосвязи, которые существуют между нейронами.

Как сигнал нейрона передается с одной точки на другую — мы понимаем, но вся сложная совокупность сетки нейронов, которая у нас на коре головного мозга расположена, увы, очень далека от понимания.

Более того, в рамках нашего мышления есть связи устойчивые, неустойчивые, и все эти связи динамические и постоянно меняются», — Кирилл Каем.

«Проблема даже такого гения, как Илон Макс, в том, что сам продукт настолько размыт, что сформулировать его сложно. Я даже не говорю о научных челленджах, которые проектам предстоит пройти», — Кирилл Каем.

Со стороны машин есть потенциальные угрозы

«Илон Маск совершенно уверен в том, что восстание машин грядет. Он говорит о том, что искусственный интеллект развивается столь быстро и скачкообразно, что в какой-то момент мы с вами, как человечество, пропустим эту точку, и в какой-то момент проснемся, а появилось высшее существо», — Кирилл Каем.

Международное взаимодействие развито недостаточно

«Общий объем инвестиций, который компании подняли, приближается к 300 млн долларов, доля иностранных инвестиций колеблется от года к году, в среднем — около 15%. Было больше иностранных денег в 2013-2015 гг., сейчас иностранные инвесторы более осторожно относятся, исходя из формальной механики принятия решений», — Кирилл Каем.

РЕШЕНИЯ

Необходимо искать новые способы применения нейротехнологий

«Нужно значительно расширить полосу пропускания нашего общения с машиной, речь не идет об управлении автомобилем, а о широкой полосе пропускания, которая позволит интегрировать интеллект человека с машиной», — Кирилл Каем.

Способы защиты данных должны постоянно развиваться

«Поскольку мы все больше и больше живем в цифровом мире, мы учимся постепенно свои персональные данные защищать», — Кирилл Каем.

Искусственный интеллект предстоит развивать, не копируя человеческий

«На текущем понимании человеческих когнитивных процессов создать искусственный интеллект, полностью повторяющий, имитирующий человеческое мышление, невозможно.

Мы с вами больше находимся в физическом мире, к осознанию себя мы приходим к определенному возрасту, и вот это постепенное формирование, выданное физическим миром, недоступно для обучения машин. Возможно, это и не нужно.

Возможно, те механизмы и те правила, по которым работает искусственный интеллект, и те задачи прикладные, которые он должен решать, должны осуществляться по другому методу», — Кирилл Каем.

Источник: https://tass.ru/pmef-2018/5239141

С помощью электростимуляции мозга darpa создает солдат будущего

Министерство обороны США хочет «взломать» мозг человека, чтобы помочь ему быстрее стрелять или изучать иностранный язык. Для этого оно выделило более $50 млн восьми командам ученых, которые изучат воздействие электрической стимуляции на нервную систему.

Четырехлетняя программа Targeted Neuroplasticity Training (TNT, «направленная тренировка нейропластичности») призвана найти оптимальные методы активации синаптической пластичности — способности синапсов мозга усиливаться или ослабевать.

«Цель DARPA совместно с TNT — усилить наиболее эффективные из существующих методов обучения, так чтобы мужчины и женщины наших вооруженных сил могли действовать с максимальным потенциалом», — сказал Даг Уэбер, управляющий программой TNT.

Достижимо ли это — покажет время, но идея заключается в том, чтобы с помощью электрических импульсов в нервную систему регулировать нервные связи в коре головного мозга, которые оказывают воздействие на пластичность синапсов.

Перед DARPA (Управлением перспективных исследований Минобороны США) стоит вполне определенная цель по достижению «максимального потенциала» солдат будущего — увеличение скорости обучения на 30%.

Такая «настройка» мозга способна воздействовать на когнитивное состояние — насколько вы бодры и сколько внимания способны уделить тому, над чем работаете, говорит Уэбер.

Восемь команд, участвующих в проекте, проведут ряд экспериментов на животных и людях, чтобы понять, как различные нервы воздействуют на процесс обучения.

К примеру, ученые из Университета штата Аризона исследуют то, как нейростимуляция влияет на навыки сбора информации, наблюдения и стрельбы, тогда как исследователи из Университета Джона Хопкинса рассмотрят процесс изучения иностранных языков.

В Университете Флориды займутся вопросом воздействия блуждающего нерва на восприятие, принятие решений и пространственную навигацию.

Предыдущие исследования DARPA в области изучения мозга в основном касались восстановления его функций (к примеру, потерянной памяти вследствие травм), однако, программа TNT замахнулась на гораздо большее — разработку методов искусственной стимуляции природных способностей человека, пишет Science Alert.

Причиной Сверхпустоты Эридана может быть параллельная вселенная

О том, что мы находимся на пороге слияния человека с машиной, говорил директор по биотехнологиям DARPA Джастин Санчес в начале года. Около десяти лет ученые по заказу оборонного агентства работают над созданием гибрида компьютера и живой ткани, чтобы помочь парализованным ходить, а инвалидам — управлять протезами.

Источник: https://hightech.fm/2017/05/02/hack-brain-tnt

12 невероятных, но существующих проектов DARPA

В фантастическом сериале «За гранью» (Fringe), американское правительство собрало несколько гениев и «загнало» их в супер-лабораторию, дабы они там работали на благо Родины, исследуя небывалые технологии.

Оборонное предприятие DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency — агентство передовых оборонных исследовательских проектов) – что-то вроде этого, правда, здесь все не так наивно – правительство ежегодно выделяет из бюджета на DARPA целых 3,2 миллиарда долларов, в его штате содержатся сотни ученых и… оно настоящее.

Читайте также:  Индия выбирает российские боевые корабли

DARPA является частью министерства обороны, данное агентство было основано в 1958 году в ответ на наш Спутник. С тех пор DARPA подарила США и миру не одну революционную технологию – взять хотя бы интернет и самолеты «стелс». Текущие проекты организации

DARPA склонна идти революционным путем, а не эволюционным, как это принято в индустрии, отчасти это связано с хорошим финансированием и отсутствием боязни «потерять все» из-за неудачно закончившегося венчурного проекта.

Отсюда и фантастические технологии, зарождающиеся как в стенах DARPA, так и в предприятиях-подрядчиках по всей стране.

В данной статье рассматривается 11 проектов, кажущихся в наше время научной фантастикой, однако реально существующих и разрабатываемых DARPA:

1. Синтетическая кровь

В сериале «Настоящая Кровь» (True Blood) у вампиров вышло из моды питье крови у девственниц – они перешли на потребление синтетической крови. Вероятно, скоро мы увидим эту самую искусственную кровь в реальности, правда, предназначена она будет уже не для вампиров.

Сдача крови донорами – большая проблема, это очень неэффективное дело (возникают неудобства с обязательным совпадением группы, сроком ее хранения и случаями ее заражения).

Для американских солдат проблематичность донорства усугубляется надобностью транспортировать кровь из США в «горячие точки» — очень сложно вовремя обеспечить поле боя свежей «жидкостью красного цвета».

DARPA озаботилась этой проблемой и занялась разработкой синтетической крови, которую можно будет применять на поле боя (а в будущем и в гражданской медицине). Возможно, в не столь отдаленном будущем мы все будем удивляться, насколько это было примитивно– сдавать кровь.

2. Сенсоры, видящие под землей

Подземные убежища – весьма эффективный способ спрятаться от авиации и артиллерии врага. Однако вскоре стратегию партизанской войны придется менять – DARPA разработала сенсор, позволяющий пилотам в реальном времени видеть все подземные ходы и туннели. Если объединить данный сенсор и бомбы-разрушители бункеров, то получится ультимативное орудие, решающее проблему «кротов».

3. Экзоскелеты

Экипировка солдата ограничена лишь способностью поднимать человеком тяжести. Но что, если солдат получит возможность поднимать и переносить вес в несколько раз больший, чем позволяет его собственный скелет? Вскоре при помощи уже разработанной технологии экзоскелетов вояки смогут с легкостью поднимать и транспортировать вес превышающий вес их тела.

4. Кибернетические насекомые

Разнообразные летательные аппараты вроде БПЛА вовсю производятся и уже используются в разведке, однако их размеры пока не позволяют скрыть факт проведения разведывательной операции от врага.

Вот почему DARPA исследует возможности создания кибернетических насекомых небольших размеров. Что еще здорово – можно наладить массовое производство кибер-жуков, печатая их на 3D-принтерах.

Способов их применения огромное множество – от все той же военной разведки до сельского хозяйства.

5. Дистанционно управляемые бомбардировщики A-10 Warthog

Военный пилот в самолете – это большой риск, как для самого солдата, так и для военной операции.

Во-первых, если самолет собьют, страна может потерять ценного специалиста и просто человека, во-вторых, выполняемое задание может быть провалено благодаря так называемому человеческому фактору (уютно на территории «врага» себя может чувствовать разве что сумасшедший).

Но что, если солдат будет находиться в безопасном месте и управлять самолетом дистанционно, подобно тому, как мы играем в Microsoft Flight Simulator? Такое развитие дел вполне вероятно – DARPA уже работает над проектом, результатом которого должно стать создание дистанционно управляемого бомбардировщика A-10 Warthog.

6. Искусственные конечности, контролируемые мозгом

Современные протезы весьма технологичны, однако без возможности управления ими мыслью – они выглядят больше «мертвым грузом».

DARPA планирует подключить протезы к человеческому мозгу, так чтобы ими можно было управлять как «родной» конечностью.

Прямое использование – это люди с ампутированными ногами и руками, однако есть задумки применения технологии в военном секторе. Например, в паре с экзоскелетами, о которых мы писали во втором пункте.

7. Автомобили для слепых

Нет, это не шутка.

В недрах DARPA уже работают над технологией, позволяющей слепым людям управлять автомобилями – зрение заменят электронные сенсоры (вроде лазерных сканеров и видеокамер) и тактильные индикаторы (вроде перчаток, вибрирующих в тот момент, когда нужно свернуть). Технология имеет большие перспективы в том плане, что может эволюционировать в будущем до «автопилота» и вовсе заменяющего водителя (вспомним также проект DARPA Grand Challenge).

8. Летающая субмарина

Как это не дико звучит, но агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США заинтересовано в создании самолета, способного погружаться под воду или подводной лодки, способной летать.

Не удивительно – ведь такой аппарат будет иметь превосходные боевые качества.

Во время воздушного боя, где силы противника будут преобладать, летающая субмарина может «нырнуть» в волны океана, ошарашив «врага», оставшегося ни с чем.

9. Программируемая материя, изменяющая форму

В любимом всеми нами «Терминаторе 2», Шварценеггер с присущим ему Австрийским акцентом рассказывает, что новый киборг изготовлен из жидкого металла, способного принимать форму «ножей и колющих/режущих предметов».

DARPA работает над подобным материалом, способным менять форму.

Простейшей сферой применения станет (нет, не T1000), например, антенна, которая будет менять свою форму в зависимости от местоположения и задач на наиболее эффективную.

10. Роботы, передвигающиеся и балансирующие, как животные

Несмотря на то, что за последнее десятилетие робототехника очень сильно продвинулась вперед, современные роботы остаются, все же, неуклюжими. DARPA изменила положение дел и уже создала один из самых страшных роботов во всем мире.

Выглядит киборг как безголовая собака, жужжащая своим дизельным двигателем так, как не приснится ни в одном кошмаре.

«Собака» по имени BigDog, разработанная по заказу DARPA компанией Boston Dynamics, ведет себя почти как настоящее животное — если ее толкнули, она пытается сохранить баланс и не упасть, причем великолепно с этой задачей справляется (даже на льду). Что будет, если вооружить такого металлического монстра пулеметом – страшно подумать.

11. Пули с лазерным наведением

Человечество достигло невероятного прогресса в области бомбардировок. Мы прошли путь от неразборчивых ковровых бомбардировок до бомб с точечным лазерным и тепловым наведением.

Что касается обычных пуль, они все еще «глупы» и «прямолинейны». DARPA собирается разработать пули, способные изменять свою траекторию в процессе полета к цели.

Стрелки забудут о расчете скорости ветра, учете дождя и влажности – пуля всегда будет попадать в «десятку».

12 невероятных, но существующих проектов DARPA

Источник: https://MIPT.ru/education/chairs/theor_cybernetics/government/darpa/darpa-articles/a_4u5mf0.php

Прорывные нейротехнологии — у военных

Программа N3 агентства DARPA, объявленная в 2018 году, определенно заслуживает пристального внимания. Как со стороны ученых в области нейронаук, так и со стороны тех, кто хочет (или по должности обязан) знать, какие технологии и возможности будут доступны в горизонте 10-15 лет.Программа звучит как «Нехирургическая нейротехнология следующего поколения».

Цель — разработка неинвазивных ИМК высокого разрешения, которые обеспечат быстрое, эффективное и интуитивное взаимодействие солдат с военными системами. Если предыдущие программы DARPA были направлены на создание интерфейсов для восстановления раненых, то N3 заточена на применение нейронных интерфейсов в бою.

Как заявляет DARPA, они работают над усилением партнерства людей с компьютерными системами, чтобы идти в ногу с ожидаемой скоростью и сложностью будущих военных миссий. Крайне важно, чтобы военнослужащие могли в режиме реального времени и интуитивно взаимодействовать с интеллектуальными полуавтономными и автономными агентами, что невозможно при использовании обычных интерфейсов.

Абзац выше — это, по сути, цитата.Технологически задача состоит в том, чтобы неинвазивно, без хирургических операций, связываться с нервной тканью через череп, сохраняя при этом высокое пространственное и временное разрешение; причем как для записи, так и для стимуляции активности клеток.Т.е.

это должен быть двунаправленный интерфейс, позволяющий считывать сигнал из мозга и отправлять его в мозг. Категорий сигналов — от шести и более в каждом направлении. Размер устройства — в пределах 125 куб. см. И главное, оно устойчиво к движениям.

Интерфейсы, что сегодня используют в медицине или научных исследованиях, нужно долго калибровать, а затем человек почти неподвижно сидит перед монитором.Программа включает два типа технологий: неинвазивную и “слегка” инвазивную. Последняя допускает доставку вирусов, молекул, наночастиц и т.п., которые вводятся в мозг инъекцией, таблеткой или в виде спрея.

Они усиливают или преобразуют сигнал от клеток таким образом, чтобы его могло считать внешнее устройство. В этом случае требование — прибор должен регистрировать активность на уровне отдельных нейронов.

В DARPA считают, во-первых, что понадобятся новые решения в области физики рассеяния и ослабления сигналов при их прохождении через кожу, череп и ткань мозга; во-вторых, предлагают искать новые признаки активности нейронов, напр., оптические, акустические, магнитные. Отдельно прописано, что текущие методы, требующие громоздкого оборудования, типа МЭГ или МРТ, не будут рассматриваться. Улучшения в съеме ЭЭГ — не предлагать.

В целом звучит довольно лихо для ближайших лет, но раз такая программа сформулирована, то, вероятно, некоторые идеи и технологические заделы уже имеются. Это жутко интригует.

Если хотя бы бегло ознакомиться с планом N3, трудно отделаться от двух мыслей. Первая — изречение Черчилля о том, что генералы всегда готовятся к прошлой войне, не актуально. Во всяком случае, в Пентагоне.

Вторая мысль — военная сфера по-прежнему остается ключевым драйвером научно-технического развития, и об этом стоит помнить всем тем, кто воспевает прогресс.

Данное впечатление усилится, если обратить внимание на еще одну программу DARPA, также заявленную в 2018 году: AI Next.

Она посвящена разработке ИИ технологий «третьей волны», которая предполагает, что интеллектуальные системы приобретают знания через генеративные контекстуальные и объяснительные модели. В том числе такой ИИ сможет объяснять свои решения.

DARPA предвидит будущее, в котором машины — это больше, чем просто инструменты, которые выполняют запрограммированные человеком правила или же обобщают из наборов данных, собранных человеком. Скорее, машины, созданные DARPA, будут функционировать больше как коллеги, чем как инструменты. С этой целью исследования и разработки DARPA в области человеко-машинного симбиоза ставят своей целью партнерство с машинами.

Абзац выше — тоже цитата. Он в точности следует логике, которую изложил Ликлайдер в 1960-м году и о чем я писал подробнее в лонгриде не так давно.

Там я утверждаю, что в недалеком времени цивилизация будет строиться на широком использовании искусственного интеллекта и интерфейсов мозг-компьютер. В DARPA именно так и считают, оттого бросают серьезные ресурсы (AI Next стоит $ 2 млрд.) на то, чтобы в таком мире не потерять лидерство.

Разработки идут в рамках военного бюджета, но очевидно, что будут и прочие применения, ибо доминирование обеспечивается не только военными средствами.То, что две эти программы запускаются параллельно, не случайность.

Это осмысленный шаг, поскольку эффективное взаимодействие человека и машин требует как более мощного и гибкого ИИ, так и более быстрых и естественных способов связи с ним.Полвека назад в DARPA положили начало интернету. Похоже, все идет к тому, что рождение “нейронета” произойдет там же.

Читайте также:  Бельгия делает ставку на американские истребители-невидимки f-35

Первых получателей грантов по N3 обещают объявить в начале 2019-го.

Источник: https://nature-wonder.livejournal.com/233677.html

Нейротехнологии

Составляет алгоритмы, по которым программы учатся анализировать полученную информацию, выстраивать причинно-следственные связи, делать логические заключения и выводы.
Рынок машинного обучения сейчас оценивается в 50 миллиардов долларов, а специалист по машинному обучению (data scientist) относится к одной из наиболее востребованных и высокооплачиваемых профессий 21 века.

  • Необходимые интересы: математика, IT, нейробиология.
  • Необходимые личностные качества: аналитические способности, системное мышление, способность к обучению в течение жизни.

Подробнее о профессии специалиста по машинному/глубокому обучению.

Создает инвазивные (вживляющиеся в мозг) и неинвазивные (прикрепляющиеся к коже головы) интерфейсы — системы для обмена информацией между мозгом и электронным устройством.

  • Необходимые интересы: биология, информатика, физика, математика, механика, электроника, английский язык.
  • Необходимые личностные качества: умение работать в команде, хорошие коммуникативные навыки, системное мышление, способность к межотраслевому взаимодействию.

Подробнее о профессии разработчика нейроинтерфейсов.

Изучает, как люди воспринимают различную маркетинговую продукцию (тексты, рекламные ролики и т. д.), какие чувства она вызывает у потребителя.

  • Необходимые интересы: биология, математика, психология, английский язык.
  • Необходимые личностные качества: аналитическое мышление, критическое мышление, хорошие коммуникативные навыки, умение работать в команде, способность к обучению в течение жизни, ответственность.

Подробнее о профессии нейромаркетолога.

Рынок нейротехнологий относительно новый, но очень активно развивается. На сегодняшний день в этой отрасли можно условно выделить два типа работодателей.

К первому относятся лаборатории в вузах и научно-исследовательских институтах, занимающиеся фундаментальными исследованиями в области нейробиологии, нейролингвистики, нейроэкономики и других нейродисциплин. К примеру, подобные работы ведет Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, НИИ Нейрокибернетики им. А.Б.

Когана Южного федерального университета, Курчатовский НБИКС-центр Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», Центр нейроэкономики и когнитивных исследований НИУ «Высшая школа экономики». Впрочем, фундаментальные исследования часто служат основой для прикладных разработок.

Например, международная лаборатория Университета ИТМО «Нейротехнологии виртуальной реальности» и Институт физиологии им. И.П.

Павлова РАН разработали методы перестройки состояния крупномасштабных нейронных сетей головного мозга, благодаря которым можно восстановить когнитивные и двигательные функции человека после инсульта, а также помочь больным с психозами в стадии ремиссии, психопатиями и неврозами. Сейчас комплекс успешно работает в клинике Института мозга человека РАН, в госпитале МЧС.

Ко второму типу работодателей можно отнести коммерческие компании, разрабатывающие нейроустройства для последующей реализации на рынке.

В настоящее время можно выделить следующие наиболее востребованные области применения нейротехнологий:

  • Медицина — создание и применение различных методов для профилактики заболеваний, нарушающих умственную деятельность, а также диагностических устройств, снимающих сигналы мозга и интерпретирующих их. Разработка интерфейсов «мозг — компьютер» и «умных протезов» для частичного восстановления утраченных функций и реабилитации больных после инсульта или черепно-мозговых травм. В нашей стране подобные разработки ведет компания «Моторика», ООО «Нейроботикс», «Медицинские компьютерные системы».
  • Игровая индустрия — создание игр, в которых человек может силой мысли управлять какими-то виртуальными предметами, сконцентрировавшись на них. Очевидно, что с развитием нейротехнологий количество подобных программ будет расти. В России разработкой компьютерных игр, управляемых сигналами головного мозга, занимается, например, ООО «Инновационные Технологии (ИнноваТех)» и «Нейроматикс».
  • Нейромаркетинг — направление, пришедшее на смену обычному маркетингу. Благодаря использованию специальных приборов, нейромаркетинговые исследования позволяют узнать, что потребитель испытал, возможно, даже сам того не осознавая. В России подобными исследованиями занимается «НейроТренд», Nielsen, Brain Company. К их услугам прибегают компании, желающие оценить, какой эффект производит их рекламная продукция.
  • Искусственный интеллект — технология разработки интеллектуальных машин, центральную роль в которой играет машинное обучение — создание алгоритмов, согласно которым программа может анализировать предлагаемый ей материал, делать выводы, выстраивать логические цепочки и самообучаться. Алгоритмы машинного обучения и его более «продвинутой» версии — глубокого обучения — используют практически во всех технологических компаниях. Наиболее крупные российские работодатели — VisionLabs, Prisma Labs Inc., а также «Яндекс» и Mail.Ru Group.

Источник: https://intalent.pro/industry/neyrotehnologii.html

Главный биотехнолог DARPA: «2017 год вынесет нам мозг»

Научно-исследовательское подразделение Пентагона DARPA — та самая движущая сила, что стояла за Интернетом и GPS — три года назад переформировала себя, чтобы создать новый офис, посвященный разгадке производственных секретов биологии.

Новый офис биологических технологий (BTO) поставил перед собой задачу «использовать силу биологических систем» и разработки новых оборонных технологий, конечно.

За прошедший год, получив бюджет почти в 300 миллионов долларов, он исследовал проблемы улучшения памяти, симбиоза машин и людей и ускорения обнаружения заболеваний и отклика на них.

DARPA, или Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США, надеется на мощную отдачу.

Директор BTO, исследователь нейропротезирования Джастин Санчес, рассказал Scientific American, чего ожидать от его отдела в 2017 году, включая работу над нейронными имплантатами для помощи здоровым людям в их повседневной жизни и других технологиях, которые, по его словам, «изменят правила игры» в медицины. Интересно, чем занимается новейший офис оборонного агентства США? Мне да. Давайте послушаем Санчеса.

Перед тем, как в апреле 2014 года был создан ваш отдел, DARPA уже работало над некоторыми биологическими проектами, включая исследования возможностей борьбы с устойчивостью к антибиотикам и вмешательство в область психического здоровья. Что изменилось с созданием вашего офиса?

Мы ведем биологическую работу — на стыке биологии и инженерии — много лет, но она была разбросана по нашим другим отделам. Этот офис стал признанием того, что биологические технологии собираются играть важнейшую роль не только в направлении движения нашей страны, но и других стран, поэтому нам нужно было сосредоточить всеобъемлющие усилия и отправиться вперед.

Я особенно заинтригован надежной BTO разработать программируемых микробов, чтобы производить необходимые лекарства на лету — и обойти тем самым вопросы накопления запасов нужных лекарств или сложной транспортной логистики. Звучит удивительно. На каком этапе эта работа сейчас?

Эта программа называется «живые литейные» — словно мы собираемся отливать что-то живое. Традиционно мы используем химию для создания новых соединений или новых лекарств.

Но в последнее время мы поняли, что микробы вроде дрожжей и бактерий тоже могут производить соединения, а мы можем программировать их для создания этих соединений, сперва поняв, какие химические дорожки они используют. Взять, к примеру, дрожжи. Дрожжи используют сахар для получения спиртов самым разным образом.

Если же перепрограммировать эти дорожки, можно было бы заставить дрожжи создавать множество других соединений, которые они изначально производить не умели, а мы все так же будем использовать то же исходное сырье: сахар.

Наши команды разрабатывают генетические коды, при помощи которых можно будет перепрограммировать дрожжи. Эта идея может перевернуть наш процесс производства соединений.

Перед программой стоит задача произвести 1000 новых молекул на протяжении программы (которой осталось три года) и наши команды хорошо справляются. Я думаю, они уже произвели порядка 100 новых соединений, которые производятся дрожжами.

Это как взять биологию и поженить ее на инженерных инструментах, а затем создать с их помощью нечто.

Таким образом, вы в самом начале пути создания соединений?

Да. Все они производятся милиграммами, но в конечном итоге программа начнет производить килограммы их.

Если мы сможем создать эти совершенно новые литейные для создания соединений, мы сможем перевернуть как производство лекарств, так и немедицинские подходы, потому что это платформа. Какое бы соединение вас ни интересовало, возможностей масса.

Как выборы нового президента и Конгресс при республиканцах повлияют на вашу работу?

Мы обычно не попадаем в переплет таких вещей. Миссия DARPA остается неизменной вне зависимости от политического климата. Наша миссия состоит в создании прорывных технологий для национальной безопасности.

Это наша работа и роль — думать впереди всего мира о науке и технологиях. Думаю, эта миссия выходит за пределы политического ландшафта.

У нас очень строгая миссия и мы пытаемся обезопасить свою страну, так что этот цикл выборов всего лишь один из многих.

Какой проект BTO больше всего восхищает вас в 2017 году?

Это как с детьми — нельзя завести одного любимчика. У меня много фаворитов. Позвольте мне поделиться некоторыми, которые будут особенно важны в 2017 году. Во-первых, это область под названием «опережение инфекционных заболеваний».

Наш нынешний подход, когда новый возбудитель подплывает к нашим берегам, не очень эффективен. Мы хотим быть на шаг впереди любого патогена, который может показаться у наших берегов и даже иметь возможность предсказать пандемию. Мы разрабатываем новые подходы к иммунизации с использованием ДНК и РНК.

В частности, мы думаем о том, как нуклеиновая кислота помогает в иммунизации. Идея состоит в том, что вы можете сказать своим клеткам производить антитела с нужным кодом, который будет эффективен против определенного возбудителя.

Все сводится к тому, чтобы научить клетки реагировать на патоген — и это откроет для нас почти мгновенный иммунитет против определенного патогена и возможность бороться с ним на равных.

Если противопоставить это традиционному способу борьбы с инфекционными заболеваниями, на которую уходят месяцы — если не годы — включая не только выявление возбудителя, но и создание вакцины в достаточном количестве, этот метод может быть гораздо быстрее. Необходим радикальный подход в создании этой фундаментальной технологии, в применении ДНК- и РНК-подходов в борьбе с инфекционными заболеваниями. Я надеюсь, нам будет о чем заявить в 2017 году.

О чем, например, заявить?

Мы уже добились неплохих результатов в экспериментах на мышах, которые показали, что подходы с нуклеиновыми кислотами работают хорошо. Мы начинаем проводить безопасные эксперименты на людях.

Это первые шаги. В грядущем году мы начнем создавать новые программы для этих платформ.

Мы не спешим с заявлениями, потому что если у нас получится, это в корне перевернет сам принцип борьбы с инфекционными заявлениями.

За последние несколько лет было много шума вокруг управляемых силой мысли протезов и экзоскелетов. Как BTO DARPA вписывается в это пространство?

Мы в значительной степени увлечены этой областью. Не так давно мы поставили два первых коммерчески доступных протеза Luke, самые продвинутые протезы в мире. Это большой шаг в управляемых мозгом протезах, но мы не намерены останавливаться на достигнутом.

Думаю, в будущем будет широкое разнообразие устройств, которыми можно управлять за счет активности нейронов, причем это смогут делать не только пострадавшие, но и обычные люди. Мы хотели бы уже в 2017 году призвать к использованию нейронных технологий в повседневной жизни.

В самом деле? Какого рода приложения могли бы использовать здоровые люди в повседневной жизни?

Мне действительно интересно, как нейронные технологии могли бы изменить наше взаимодействие между собой, как мы общаемся и даже принимаем решения. Я думаю о когнитивной помощи. Есть масса идей, как можно было бы помочь самым разным людям. Дверь могла бы просто открываться при одной мысли об этом — и это лишь самое простое применение подобных технологий.

Не так давно DARPA проводило исследование, которое было опубликовано в журнале Neuron, посвященное тому, что глубокая стимуляция мозга не привела к улучшению памяти — и даже ухудшила ее. Но в предыдущем исследовании, которое проводилось несколько лет назад, были противоположные выводы: стимуляция улучшила память. Что это означает для работы вашего отдела в этой области?

Читайте также:  Как выбрать швейцарский нож, история создания легенды

Нейротехнологии — это очень большая область в нашем офисе.

Мы добились больших успехов по медицинской части, показав, что прямые нейронные интерфейсы (связи между мозгов и устройством вроде нейростимулятора, компьютера или протеза) могут восстанавливать движение, ощущение и здоровье с психоневрологическими расстройствами.

Что примечательно, при всем уважении ко многим исследованиям, многие люди думают, что можно выделить важную область мозга, простимулировать ее и волшебным образом получить ответ. Но это не так.

Когда вы создаете карту происходящего в мозге, как выяснилось, если вы не отправите правильные коды в мозг, вы не получите улучшение памяти и даже можете ее ухудшить. Но фокус в том, что если вы отправите правильные коды, вы получите существенные улучшения в декларативной памяти. Так что это палка о двух концах. Необходимо углубленное исследование в следующем поколении изучения мозга.

Не могли бы вы прояснить, что имеете в виду под «кодом»?

Код это несколько вещей. Это точное срабатывание отдельных нейронов. Скажем, у вас есть 100 нейронов и все они зажигаются в разное время в разных местах — и все эти включения и выключения можно интерпретировать как попытку вспомнить слово «Нэнси» или «дерево».

Мы можем понять, что означают эти схемы активации и как они связаны с реальным миром. Все эти нейронные схемы активации вместе производят волны или ритмы мозга, и на этом уровне мы также изучаем мозг.

Важно понимать все эти различные клеточки мозга, потому что он так работает.

У вашего отдела есть также программа «биохроничности», которая исследует роль времени в биологических функциях и пытается управлять воздействием времени на физиологию человека.

Мы теряем так много из-за того, что не понимаем биологию. Думаю, наше понимание биологии сильно растет. И наша способность взаимодействовать с биологией, используя технические методы, изменит наше отношение к телу, мозгу и иммунной системе. Думаю, у нас будет удивительное будущее. 2017 год вынесет нам всем мозги.

Источник: https://Hi-News.ru/robots/glavnyj-biotexnolog-darpa-2017-god-vyneset-nam-mozg.html

Конференция darpa: «биология — это технология»

Современная инженерная биология представляет собой новейшее направление генной инженерии, которое объединяет передовые достижения в области биоинформатики, биохимии и микробиологии с целью проектирования и построения новых биологических функций и систем, в том числе не существующих в природе. При этом появляется возможность создавать живые организмы заново из составных частей, молекулярно- генетических био блоков, словно компьютерную программу или микросхему.

ИЗ ИСТОРИИ ИНЖЕНЕРНОЙ БИОЛОГИИ

Министерство обороны США с самого начала 2000-х годов финансировало работы в области синтетической биологии, сосредоточившись на подходах по сборке геномов генноинженерных организмов из составных частей.

В 2002 году был создан первый каталог DARPA BioComp, насчитывавший около 300 стандартных генетических элементов — промоторов, сайтов связывания, терминаторов и генов флуоресценции, которые биоинженеры могли использовать в своей работе.

Используя такие биоблоки, исследователи даже с небольшим опытом могли, например, быстро проектировать и синтезировать участки генома живых бактерий-детекторов, которые начинали флуоресцировать в ответ на появление опасного химического соединения.
Тогда же научно-популярная пресса объявила о начале эры синтетической биологии.

В течение первого десятилетия XX века на развитие направления решающее значение оказала общественная и профессиональная деятельность профессора Дрю Энди (Drew Endy) из Массачусетского технологического института.

В 2003 году в рамках консультативной исследовательской группы Jason’s при Министерстве обороны США д-р Энди организует специальную подгруппу по синтетической биологии.

С целью увлечь Минобороны идеями независимости от нефтегазовых источников сырья, удешевления производства стратегических материалов и создания новых регистрирующих приборов, подгруппа профессора Дрю Энди выпустила несколько докладов по перспективам использования прикладной биоинженерии в интересах национальной обороны и безопасности.

В 2004 году он начал масштабную апробацию подхода проектирования биологических функций из стандартных биоблоков, организовав на базе Массачусетского технологического института ежегодный международный чемпионат по генетической инженерии IGEM. В 2015 году в нем примет участие более 280 команд из 30 стран мира.

Кстати, в 2006 году в нем первый и последний раз участвовала команда из России (СПбПУ). Выполняя консультации DARPA по проектам в области синтетической биологии, он разрабатывает концепцию новейших биологических методов для проектирования запрограммированных «живых машин».

Результаты своих исследований были сведены в работе „Foundations for engineering biology”, опубликованной в ноябре 2005 года в журнале Nature. В статье был введен в оборот и раскрыт новый на тот момент термин — инженерная биология. В 2006 году Дрю Энди основывает некоммерческую организацию BioBricks Foundation для координации разработки и стандартизации языка проектирования живых организмов SBOL. В 2015 году вышли спецификации к языку SBOL версии 2.0.

Параллельно американский инженер и биолог Крейг Вентер (Craig Venter) в 2010 году синтезировал первую клетку с искусственным геномом, смоделированном на суперкомпьютере. Проект Synthia по синтезу бактериального генома длиной около 580 тысяч пар оснований стоил на тот момент более $40 млн. Тем самым была продемонстрирована принципиальная возможность подходов синтетической биологии синтезировать геномы живых организмов целиком.

В 2005–2010 гг. DARPA выполнила подготовительные работы, профинансировав несколько исследовательских программ для привлечения компаний ОПК в область разработки софта для аннотирования и сборки живых организмов. Именно в этот период были созданы специальные подразделения компаний Raytheon, Autodesk и Lockheed Martin по синтетической биологии.

Представленная профессором Энди концепция в течение 6 лет дорабатывалась и наконец была представлена научной общественности в 2011 году в виде исследовательской программы DARPA под названием «Живые фабрики». Именно эта программа соединила в себе потенциал научного сообщества и потребности Минобороны в биологических решениях, значительно увеличив оборонные расходы на биотехнологические исследования.

В 2014 году в DARPA был создан новый Отдел биологических технологий, направления которого включали инженерную биологию, нейротехнологии и мультиомиксную диагностику человека. Стало очевидно, что лозунг о том, что XXI век — эра биотехнологий, американские военные начали воплощать в реальность.

Однако несмотря на важность научно-исследовательских проектов Минобороны, в действительности параллельно этим работам происходили еще более значимые события в совершенно других отраслях — сельском хозяйстве, энергетике и здравоохранении, которые в ближайшем будущем послужат сильнейшим рычагом для создания и совершенствования новых биологических технологий Минобороны.

БИОИНЖЕНЕРНОЕ СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО

Министерство сельского хозяйства США вошло в область генной инженерии в 1996 году, когда компания Monsanto получила разрешение на продажу первых генномодифицированных сельскохозяйственных культур — трансгенной сои и хлопка, устойчивого к насекомым.

Достигнутое с помощью трансгенных растений масштабирование производства растительной продукции и одновременное снижение издержек поставило вопрос об использовании остатков агропродукции.

Сельскохозяйственные предприятия получили возможность производить огромные объемы растительного сырья, которые чисто физически невозможно было употребить в пищу.

Федеральная программа BioPreferred началась в 2005 году, когда правительство начало стимулировать промышленное производство пластика, бутылок, удобрений, красок и других промышленных продуктов из природного сырья.

Биопроизводства позволяли превращать растительную биомассу в материалы, которые ранее производились исключительно из нефтехимических продуктов.

Полимеры, моющие средства, смазочные материалы, напольные покрытия и краски, бутылки и упаковки из биопластика, текстиль, ферменты — все это можно производить из возобновляемого сырья.

Только в 2013 году программа BioPreferred занимала на американском рынке отрасль размером четыре миллиона рабочих мест и объемом $369 млрд. При этом создание каждого рабочего места в индустрии производства биоматериалов приводило к появлению еще 1,64 мест в других отраслях экономики.

Ведущие корпорации в данном секторе включали Monsanto (производство ГМО), компании по производству и переработке биомассы Archer Daniels Midland, DuPont, POET и другие.

Планируется, что к 2030-му в отрасли биопереработки будет использоваться 1 миллиард тонн растительной биомассы, произведенной американскими фермерами и корпорациями.

При этом экономическая сила и эффективность биоэкономики зависят от того, насколько производительным является агросектор и какой репертуар биохимических соединений может быть синтезирован из растительной биомассы — а это напрямую зависит от прогресса в области инженерной биологии.

БИОИНЖЕНЕРИЯ В ЭНЕРГЕТИКЕ

В 1980-х годах было обнаружено, что многие микроорганизмы обладают удивительными способностями к адаптации для выживания в экстремальных условиях — в чрезвычайно горячей или кислой среде, в глубинах океана и мезосфере, где условия существования были совершенно непригодны для жизни известных на тот момент видов.

Такие организмы получили название экстремофильных, а выделенные из них ферменты произвели настоящую революцию в области промышленной биотехнологии. В проектах, где ранее требовался труд целого института, теперь справлялся небольшой коллектив менее чем за неделю.

Потенциал был по достоинству оценен промышленными биотехнологами, в особенности работающими над проектами в области энергетики и альтернативных видов топлива.

Экстремофил Тихоходка. Распространены повсеместно, от Гималаев (до 6000 м) до морских глубин (ниже 4000 м).
Тихоходок находили в горячих источниках, подо льдом (например, на Шпицбергене) и на дне океана. 

В США такие исследования проводятся под эгидой Министерства энергетики.

С 1984 года Минэнерго последовательно поддерживало и финансировало научные исследования в области генетики, кульминацией которых стал проект «Геном человека», продлившийся с 1990 по 2005 годы стоимостью более $3 млрд и собравший огромный пул международных подрядчиков.

В 1994 году Министерство энергетики США организовало следующий «Проект микробного генома» (MGP) для исследования геномов бактерий, полезных в области производства энергии, восстановления окружающей среды и утилизации токсичных отходов.

В настоящее время генетический банк данных Объединенного геномного института Минэнерго содержит данные по более чем 6880 организмам, имеющим высокий потенциал для энергетики — создание с помощью методов синтетической биологии бактерий, способных производить биодизель, преобразовывать солнечную и тепловую энергию, утилизировать отходы и т. п. Многие из этих разработок основаны на экстремофильных культурах, приспособленных для выполнения необходимых функций в самых неблагоприятных условиях. Созданные централизованные (в национальных лабораториях) и узкоспециализированные (в университетских лабораториях) постоянно пополняющиеся коллекции микроорганизмов позволяют расширять потенциальные области применения.

Несмотря на очевидный прогресс биологических наук, считается, что 95% микроорганизмов планеты исследователям еще только предстоит открыть, и потенциальные сферы их промышленного применения могут находиться далеко за пределами самых смелых фантазий.

Созданные централизованные в национальных лабораториях и узкоспециализированные в университетских лабораториях постоянно пополняющиеся коллекции микроорганизмов позволяют расширять потенциальные области применения биотехнологии по программам Минэнерго.

Биологические коллекции сегодня — не только традиционный инструмент изучения биологического разнообразия, но и основа практической биотехнологии, открывающая доступ к функциональным участкам генетического материала для их исследования и внедрения в синтетические организмы.

 Вы можете прочесть статью целиком скачав наше бесплатное приложение. 

Источник: http://technowars.ru/article/178/

Ссылка на основную публикацию