Как сообщает корреспондент ИА "НТА-Приволжье", в рамках XI Всероссийского молодежного научного форума "Наука будущего – наука молодых", директор научно-исследовательского института нейронаук Университета Лобачевского, доктор физико-математических наук Сусанна Гордлеева выступила с докладом о нейроморфных технологиях искусственного интеллекта на основе биоинспирированных моделей нейронных сетей мозга.
По её словам, уникальность разработок нижегородского университета в том, что в нейронные сети и математику добавляется влияние астроцитов. Мозг состоит не только из нейронов, но и из глиальных клеток, основная популяция которых в центральной нервной системе — астроциты. Недавно было показано, что они влияют на активность нейронной сети и регулируют её. "Мы были первыми в мире и сейчас одна из немногих научных групп, которая добавляет в модели искусственного интеллекта влияние астроцитов, за счёт чего мы увеличиваем их эффективность", — подчеркнула Сусанна Гордлеева.
Университет специализируется на нейротехнологиях — вычислителях, построенных на принципах работы центральной нервной системы, для анализа и преобразования сигналов биоэлектрики человека. Разрабатывается множество мультимодальных нейроинтерфейсов, скорость срабатывания которых зависит от модальности.
Самый удобный — интерфейс "мозг — компьютер", работающий от сигналов головного мозга со скоростью 1–2 секунды. Далее по скорости идут нейромышечный интерфейс (мио-интерфейс), интерфейс на движении глаз, кинематические характеристики и голосовое управление.
Все эти интерфейсы относятся к неинвазивным: сигналы считываются с поверхности кожи. Их преимущество — простота и комфорт, недостаток — плохое качество сигнала и ограниченное количество распознаваемых команд.
"Совсем другим классом являются инвазивные нейроинтерфейсы. Конечно, будущее за ними, когда мы непосредственно вживляем электроды в нейронную сеть, на кору или глубже, и тогда можем с очень хорошим качеством регистрировать электрический сигнал по многим каналам", — рассказала ученый.
Однако развитие инвазивных методов упирается в отсутствие биосовместимых материалов.
"Как только мы втыкаем инородное тело в нейронную сеть, она первое время прекрасно даёт сигнал. Через какое-то время она обрастает глиальными клетками — теми же астроцитами, — и сигнал экранируется, электрод теряет свою информативную функцию", — объяснила она.
Университет специализируется на реабилитационных технологиях: экзоскелетах верхних и нижних конечностей, комплектах умной одежды, умных инвалидных колясках и других движущихся платформах для маломобильных граждан.
Одно из первых направлений — нейроинтерфейс моторного воображения, декодирующий намерение человека совершить движение по уровню десинхронизации ритма. На основе таких интерфейсов создана система управления экзоскелетом нижних конечностей. Он управляется от мультимодального человеко-машинного интерфейса: шесть электродов располагаются на моторной коре, плюс регистрируются сигналы мышц.
"Зачем нужна мультимодальность? Например, есть человек, у которого недвижимо ниже пояса, но врачи говорят, что у него есть потенциал. Тогда мы надеваем на него экзоскелет, шапочку с электродами и заставляем человека думать о том, что он делает или намеревается. И только за счёт этого намерения мы подаём сигнал на экзоскелет. Он начинает свой шаг только по намерению человека", - описала технологию Сусанна Гордлеева.
Так проходят тренировки, у человека появляется остаточная мышечная активность в ногах. Когда он не может подняться или сделать шаг, включается ЭМГ-модель — она намного быстрее и качественнее, экзоскелет доделывает шаг за человеком по его намерению и напряжению. Показано, что эффективность таких реабилитационных процедур намного выше, чем при пассивном выполнении движений на дорожке.
Также разрабатываются нейроинтерфейсы с мультимодальными биологическими обратными связями. Обратная связь может быть разной: человеку показывают картинку того, как сжимается его рука; начинают вибрировать на плохо работающие мышцы; применяют функциональную стимуляцию. Всё это повышает эффективность реабилитации.
Кроме того, университет разрабатывает биоморфную робототехнику — устройства, которые повторяют принципы работы животных: птиц, рыб, собак.
"Зачем это надо? Затем, чтобы мы могли учиться программировать интеграцию", - пояснила учёный.
Также ведутся работы на стыке с психологией: анализируются дыхание, сердцебиение и другие биомаркеры человека при выполнении конкретных упражнений. Сопоставляя и синхронизируя эти сигналы с успешностью выполнения задачи, исследователи пытаются понять, что именно даёт успешность, и на основе этого формировать методики для других людей.
Источник: НТА-Приволжье
25.09.2026 16:46
