Что такое нейроинтерфейсы и зачем они нужны
Недавно Маск показал парализованного пациента, играющего в Counter Strike и освоившего интерфейс за 5 минут. А также заявил, что скоро таких пациентов будет миллионы. Фантастика? Нет. Сфера применения нейроинтерфейсов очень широка, они помогут не только парализованным больным, но и заговорить на двух языках без обучения (мечта!). С чем еще — читайте.
Подписывайтесь на мой канал: продуктовые штуки одной строкой
Нейроинтерфейсы активно развиваются в последние месяцы, а Nature считает их одной из самых перспективных технологий года. На этом рынке происходит много чего интересного в последние месяцы.
Здесь — продолжение разговора о нейроинтерфесах, где я рассказываю о достижениях основных игроков этого рынка.
Нейроинтерфейсы — что это такое и как работает?
Нейроинтерфейс (BCI) — это устройство, которое позволяет человеческому мозгу взаимодействовать с внешним софтом, например, компьютер. В мозг человека вживляются чипы (электроды, импланты), которые как раз считывают и передают сигналы мозга. Однонаправленные интерфейсы либо принимают сигналы от мозга, либо передают ему их. Двунаправленные интерфейсы позволяют мозгу и внешним устройствам обмениваться информацией в обоих направлениях.
Нейроинтерфейсы передают сигналы из мозга до внешнего устройства, которое переводит этот сигнал в действие, поэтому выглядит так, будто человек действует “силой мысли”.
Но если уж на то пошло, то да, мы и речью управляем силой мысли. Нейроинтерфейс может помочь перевести нервные импульсы в текст или сразу в голос.
Схема показывает, как BCI заменяет нарушенную цепочку между мозгом и мышцами, позволяющими говорить.
А вот схема перевода сигналов мозга сразу в голос.
Зачем и кому нужны такие импланты?
Сфера применения нейроинтерфейсов крайне широка.
Нейроинтерфейсы могут восстановить нарушенные нейро функции человека, например — речи.
Во-первых, здравоохранение и реабилитация. Нейроинтерфейсы нужны людям с серьезными нейрозаболеваниями или нарушениями (например, в результате травмы), и используются для восстановления моторики, компенсации утраченных функций. Например, у парализованных или людей с неврологическими и нейродегенеративными заболеваниями, такими как дизартрия (нарушением речи) или боковой амиотрофический склероз (БАС, неизлечимое заболевание центральной нервной системы, при котором происходит поражение двигательных нейронов, что приводит к параличу и последующей атрофии мышц), болезнь Паркинсона, эпилепсия, инсульт, рассеянный склероз, церебральный паралич, ампутации, депрессия.. Такие интерфейсы могут помочь управлять парализованными конечностями с помощью роботизированной руки или ноги.
Также нейроимпланты могут помочь пациентам с психическими расстройствами, например, персонализировать лечение психических состояний или лечить от депрессии.
Есть и более широкое применение нейроимплантов.
С нейроинтерфейсом можно будет не учить языки.
Двуязычный интерфейс мозг-компьютер распознавал сигналы в мозге человека и переводил их либо на английский, либо на родной испанский, в зависимости от намерений. Это исследование вышло в мае 2024 года.
Второе направление - производство: управление сложными системами и повышение производительности труда.
Третье направление немедицинского применения — дистанционное управление приложениями (соцсетями, электронной почтой, виртуальными помощниками и службами обмена мгновенными сообщениями и пр.) и устройствами умного дома без необходимости в движениях.
Например, технология позволит не вставая с места приглушать свет или переключать каналы телевизора.
Еще одно применение - нейрогейминг: управление играми силой мысли, глубокое погружение в виртуальную реальность.
Наконец, военные применение. Министерство обороны США инвестировало в исследования по разработке беспроводных беспроводных дронов, которыми солдаты могли бы управлять телепатически. Эта возможность может кардинально изменить ландшафт военных операций.
Что дальше?
Neuralink (один из лидеров на зарождающемся рынке нейтроинтерфейсов) планирует расширить возможности и работает над декодированием жестов, разрабатывает алгоритмы для распознавания намерений рукописного ввода, чтобы обеспечить более быстрый ввод текста.
Эти возможности не помогут восстановить цифровую автономию для тех, кто не может использовать свои конечности и способность общаться для тех, кто не может говорить. Кроме того, планируют дать возможность Link взаимодействовать с физическим миром, давая возможность пользователям самостоятельно питаться и автономно двигаться, например, управляя роботизированной рукой или инвалидной коляской.
Также такие нейропротезы могут использоваться на стадии восстановительной терапии и помочь ускорить прогресс для людей с тяжелыми нарушениями речи и двигательных функций.
Следующий этап в развитии нейронтерфейсов по мнению Сергея Ставиского (главы лаборатории нейропротезирования Калифорнийского университета в Дэвисед) в части речи станет мгновенный синтез голоса.
Так как производители нейроинтерфейсов сотрудничают с производителями гаджетов (например, Synchron объявила о сотрудничестве с Apple Vision Pro), это позволит быстрее адаптировать технологию для коммерческого использования (а не только клинических исследований), а также применить технологию к более широкому кругу задач и пользователей.
Так, интеграция Synchron c OpenAI позволит генерировать автоматические подсказки для текстовых сообщений и чатов, основываясь на контексте и эмоциональном состоянии пользователя, что значительно упростит процесс общения для пациентов.
И подвижки в части использования технологии для массовых продуктов уже есть. В середине июля разработчик Apple Watch Wearable Devices представил первый в мире браслет с нейроинтерфейсом на основе ИИ, совместимый с Android, iOS, Windows. Он позволяет управлять часами при помощи жестов.
MUDRA LINK - нейроинтерфейс в форме браслета, использующий ИИ для интерпретации жестов пользователя. Его называют геймченджером в мире цифрового взаимодействия, тк. он предлагает сложное решение для интуитивного управления в цифровой среде.
Meta* также разрабатывает свой браслет для считывания сигналов мозга, о чем компания сообщила в феврале 2024. Также Марк Цукерберг говорит о том, что скоро можно будет управлять AR очками силой мысли, и считает это одним из наиболее впечатляющих сценариев использования ИИ.
Каковы перспективы?
Это емкий и перспективный рынок.
По прогнозам 2033 году объём мирового рынка нейроинтерфейсов достигнет $7,4 млрд по данным компании Market. Среднегодовой темп роста ожидается в 15,7%.
По оценкам Morgan Stanley, объем рынка BCI только в США- $400 млрд. Технология интерфейсов мозг-компьютер стоит на пороге прорыва; BCI обещают стать следующим большим прорывом в медицинских технологиях.
По оценкам Morgan Stanley только ранний целевой рынок (TAM) составляет $80,8 млрд, среднесрочный $320 млрд. Прогноз на 2035 год - $1,5 млрд годового дохода. К 2045 году: 268 000 пациентов с BCI (2,8% от потенциала).
Один из самых емких сегментов - лечение депрессии 21 млн страдающих, что в деньгах примерно $242.5 млрд.
Движущей силой станет большой спрос на нейроинтерфейсы в медицине. В 2023 году рынок был оценен в $1 790 млн. Ключевыми разработчиками в области исследований BCI будут Тяньцзиньский университет и Калифорнийский университет в Сан-Франциско (UCSF).
Ожидается, что неинвазивные нейроинтерфейсы будут доминировать на рынке (84,2%), и основными игроками будут США и Китай.
Китай начал заниматься активно исследованиями и разработкой BCI давно, в стране есть целая госпрограмма по изучению мозга. Не в последнюю очередь — по причине проблем в демографии, старения населения.
В США нейроинтерфейсы признаны критической технологией, наряду с ИИ, био- и космическими технологиями.
интересно было почитать
Спасибо, Никита !
скоро таких пациентов будет миллионы - это и беспокоит, неужели у нас парализованных миллионы, тут скорее будут уже другие "пациенты"
Елена, как я писала, сфера применения гораздо шире, чем люди с заболеваниями. Нейроинтерфейсы вполне могут использоваться и для других целей - например, чтобы говорить на нескольких языках без обучения.