Ученые Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского сообщили о создании новой технологии на базе мемристоров (резисторов, способных запоминать свое сопротивление ― Примеч. ред.), которая способна улучшить управление робототехническими комплексами с помощью сигналов мозга (нейроуправление). Это первый в России случай применения мемристоров для подобных целей. Мемристорные чипы, что используются в новой разработке, ― отечественного производства.
Благодаря большому количеству новых исследований технологии нейроуправления в последние годы получают активное развитие. Согласно прогнозам экспертов, к 2030 г. мировой рынок нейроинтерфейсов приблизится к 20 млрд долларов. Особенно востребованы такие продукты в области медицинской реабилитации и промышленной робототехники.
В пресс-службе Университета Лобачевского сообщили, что их новая разработка тоже может найти применение в медицине: усовершенствовать взаимодействие пациентов с инвалидными колясками, протезами, экзоскелетами и другими устройствами, управляемыми «силой мысли». Кроме того, нейроуправление на мемристорах поможет модернизировать комплексы операторов БПЛА, сделать пилотирование более отзывчивым и надежным. И, конечно, такая технология будет особенно востребована в робототехнике. Подобные исследования в Университете Лобачевского проводят уже на протяжении 10 лет.
«Чем сложнее действие, тем больше сигналов мозга необходимо зарегистрировать и обработать. Благодаря компактному размеру и быстродействию мемристоров для этого не понадобятся дополнительные компьютерные мощности. Нейросигналы можно будет обрабатывать на миниатюрных мобильных вычислителях и передавать их на систему управления с помощью беспроводной связи. Новая электронная компонентная база позволит снизить энергопотребление, а значит, уменьшить вес и размер устройства. Система нейроуправления на мемристорах будет мобильной, компактной, энергоэффективной», ― рассказал коллегам из пресс-службы соавтор разработки, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории мемристорной наноэлектроники ННГУ Сергей Андреевич Щаников.
Нейроуправление роботами на базе мемристоров впервые реализовали в Университете Лобачевского. Фото: Андрей Николаевич Скворцов / ННГУ им. Н.И. Лобачевского
Управление робототехническими системами происходит с помощью так называемого моторного воображения. На первом этапе человек учится представлять различные действия, а в это время сигналы его мозга фиксируются и анализируются и далее поступают в специальную систему нейроуправления: блок с мемристорным чипом, располагающийся либо на самом операторе, либо на роботе или протезе. Сигналы мозга считывает обычный ЭЭГ-шлем, далее по wi-fi они поступают по на плату с мемристорным чипом, где и происходит обработка команды и ее передача роботу.
О дальнейших планах ученых корреспонденту «Научной России» рассказала директор НИИ нейронаук ННГУ, руководитель Центра нейроморфных вычислений АНО ВО «Университет Неймарк» Сусанна Юрьевна Гордлеева.
«Далее мы планируем работать над усовершенствованием разработки. Для более надежной работы добавим в контур управления другие модальности биоэлектрических сигналов, такие, например, как ЭМГ или движение глаз. Для более интуитивного и быстрого обучения оператора управлять нейроинтерфейсом добавим контур обратной связи. Именно в Нижнем Новгороде собрался уникальный по своим компетенциям междисциплинарный коллектив, который включает экспертов в разных областях нейроморфных вычислений: от нейробиологии и построения биоинспирированных моделей ИИ до аппаратной реализации нейропроцессоров и нейроинтерфейсов».
В проекте принимают участие ученые научно-исследовательской лаборатории стохастических мультистабильных систем НОЦ «Физика твердотельных наноструктур» и лаборатории нейродинамики и когнитивных технологий НИИ нейронаук ННГУ и Центра нейроморфных вычислений АНО ВО «Университет Неймарк», студенты и аспиранты физического факультета ННГУ. Разработка проведена в рамках научной программы Национального центра физики и математики (направление № 9 «Искусственный интеллект и большие данные в технических, промышленных, природных и социальных системах») и создала необходимый задел для новых продукто-ориентированных проектов в процессе реализации программы «Приоритет–2030» (стратегический технологический проект Университета Лобачевского «Нейроморфные и квантовые технологии искусственного и гибридного интеллекта»).
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Фото в шапке текста: Андрей Николаевич Скворцов / ННГУ им. Н.И. Лобачевского
